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药品和个人护理产品(PPCPs)作为水环境中出现的新兴污染物,可能对水生生物和人类健康产生潜在威胁。双氯芬酸(DCF)是一种常用的非甾体抗炎药(NSAIDs),用于治疗关节炎、止痛和退热。由于广泛使用以及传统污水处理工艺中对其较低的去除效率,DCF已成为地表水和地下水中检出频率较高的PPCPs之一,浓度范围为ng L-1~μg L-1。DCF能对贝类、鱼类、两栖类甚至鸟类产生急性或慢性毒性以及生物累积效应,从而威胁人类健康。因此,有必要探索一些有效的新方法来去除受污染水中的DCF。本论文选取DCF为研究对象,系统地研究了紫外(UV)活化过氧乙酸(PAA)(UV/PAA)、Cu2+强化UV活化PAA(Cu2+/UV/PAA)、零价铜(ZVC)活化PAA(ZVC/PAA)和ZVC活化过一硫酸盐(PMS)(ZVC/PMS)4种高级氧化技术(AOPs)对水中DCF的降解。主要开展了以下几方面的工作:(1)UV/PAA降解DCF的动力学和机理的研究。通过自由基清除实验对UV/PAA中产生的活性自由基进行了鉴定。探讨了不同因素对DCF降解的影响,分析了体系中TOC的去除和对DCF的降解产物进行了检测。结果表明:PAA的加入可促进DCF在UV体系中的降解,这种促进作用归因于PAA光解产生的HO·、CH3COO·和CH3COO·。DCF在UV/PAA中的降解遵循准一级反应动力学。在p H=3.0~11.0范围内,DCF的表观准一级反应速率常数(kobs)在p H=8.5时最大,且其kobs随着PAA投加量的增加而增大。Cl-、SO42-和Fe3+对DCF的降解几乎无影响,CO32-、NO3-和Cu2+能促进DCF降解,然而溶解性有机质(DOM)对DCF的去除有抑制作用。此外,DCF在实际水体中的降解受到了抑制。UV/PAA体系对DCF的矿化率低,50 min的总有机碳(TOC)去除率仅为8.6%。DCF在UV/PAA体系中可能的降解途径包括羟基化、脱羧、甲酰化、脱氢、脱氯氢化、脱氯环化、脱氯羟基化和酰胺化。(2)研究了Cu2+/UV/PAA降解DCF的动力学和机理。通过自由基清除实验对Cu2+/UV/PAA中产生的活性自由基进行了鉴定。探讨了不同因素对DCF降解的影响,分析了体系中TOC的去除和对DCF的降解产物进行了检测。结果表明:UV和Cu2+都能活化PAA产生HO·、CH3COO·和CH3COO·促进DCF降解。DCF在Cu2+/UV/PAA中的降解遵循准一级反应动力学,其降解归因于直接光解、HO·和有机自由基(RO·,例如CH3COO·和CH3COOO·)氧化。在p H=3.0~11.0范围内,DCF的kobs在p H=8.5时最大,且其kobs随着PAA和Cu2+投加量的增大而增高。NO3-对DCF降解有促进作用,而Cl-、SO42-、CO32-和DOM对DCF降解影响较小。与UV/PAA相比,Cu2+/UV/PAA体系对实际水体中DCF的降解几乎未产生抑制,且对DCF的矿化率也略高(50 min的TOC去除率为11.3%)。DCF在Cu2+/UV/PAA中的转化路径与在UV/PAA中相似。(3)研究了ZVC/PAA降解DCF的动力学和机理。根据反应前后ZVC的X射线光电子能谱(XPS)、X射线衍射(XRD)和场发射扫描电子显微镜(FESEM)的表征结果以及自由基清除实验,提出了ZVC/PAA降解DCF的机理。探讨了不同因素对DCF降解的影响,分析了体系中TOC的去除和ZVC的可重复利用性以及对DCF的降解产物进行了检测。结果表明:ZVC能活化PAA产生HO·、CH3COO·和CH3COO·,这是DCF去除的主要原因。ZVC在酸性条件下发生腐蚀生成的Cu+是活化PAA、H2O2和O2的主要活化剂。DCF在ZVC/PAA中的降解遵循准一级反应动力学。该反应体系的推荐p H值为3.0,且DCF的kobs随着ZVC和PAA投加量的增加而增大。Cl-、CO32-、Fe3+、Cu2+和DOM能促进DCF的降解,而SO42-和NO3-对DCF的去除几乎没有影响。此外,DCF在实际水体中的降解受到了微弱的抑制。DCF在ZVC/PAA体系中的矿化率较低,60 min的TOC去除率只有6.9%。经过3次循环使用后,ZVC依然保持高效的催化活性。DCF在ZVC/PAA中可能的转化途径包括羟基化、酰胺化、脱氯环化、脱氯氢化、脱氯羟基化、脱羧化和甲酰化。(4)ZVC/PMS降解DCF的动力学和机理研究。根据反应前后ZVC的XPS、XRD和FESEM的表征结果和自由基清除实验提出了ZVC活化PMS的机理。探讨了不同因素对DCF降解的影响,分析了体系中TOC的去除和ZVC的可重复利用性以及对DCF的降解产物进行了检测。结果表明:ZVC活化PMS生成的SO4·-和HO·是DCF去除的主要活性自由基。ZVC在酸性条件下发生腐蚀生成的Cu+是活化PMS的主要活化剂。DCF在ZVC/PMS中的降解遵循准一级反应动力学。在p H=3.0~11.0范围内,DCF的kobs在p H=3.0时最大,且其kobs随着ZVC和PMS投加量的增加而增大。NO3-和Cu2+对DCF的去除几乎无影响,Cl-、Fe3+和DOM促进了DCF的降解,而HCO3-和高浓度的SO42-对DCF降解有抑制作用。此外,DCF在实际水体中的降解受到了抑制。在ZVC/PMS降解DCF的过程中,30 min的TOC去除率为22.8%。经过3次循环使用后,ZVC依然保持高效的催化活性。DCF在ZVC/PMS中可能的降解途径包括羟基化、脱氢、脱羧、甲酰化和脱氯环化。综上所述,UV/PAA、Cu2+/UV/PAA、ZVC/PAA和ZVC/PMS这4种处理技术均能有效去除水中的DCF,但Cu2+/UV/PAA和ZVC/PAA体系更适合对实际水体中DCF的去除。