【摘 要】
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近年来,药物和个人护理品(PPCPs)的使用随着社会的发展不断增加,常规污水处理工艺无法有效去除PPCPs,由于其残留物有可能对生态健康存在威胁。本论文选取美托洛尔为水中PPCPs的代表,其具有使用量大、去除率低、抗水解性、危害性强和有限的生物代谢作用等特点。基于使用以TiO2为代表的催化剂暴露在紫外线辐射下时发生表面反应产生氧化物种的光催化氧化法是目前最有前景的高级氧化技术之一,UV/Cl工艺利
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近年来,药物和个人护理品(PPCPs)的使用随着社会的发展不断增加,常规污水处理工艺无法有效去除PPCPs,由于其残留物有可能对生态健康存在威胁。本论文选取美托洛尔为水中PPCPs的代表,其具有使用量大、去除率低、抗水解性、危害性强和有限的生物代谢作用等特点。基于使用以TiO2为代表的催化剂暴露在紫外线辐射下时发生表面反应产生氧化物种的光催化氧化法是目前最有前景的高级氧化技术之一,UV/Cl工艺利用紫外照射氯产生羟基自由基(·OH)和含氯自由基(·Cl)进而高效降解各种有机污染物。本实验通过探究美托洛尔在UV-LED/TiO2和UV-LED/Cl两种新型AOPs体系中的反应机理,考察了各影响因素对两种工艺降解MTP效果的影响,鉴定了降解过程的中间产物并探索了降解反应机理,得到结论如下:(1)UV/TiO2光催化降解MTP的效果显著,60min后去除率达96.5%。混合晶型TiO2光催化剂的活性最高,MTP去除率随纳米TiO2投加量的增大先增大后减小,随紫外辐照度、MTP初始质量浓度、腐殖酸及叔丁醇浓度的增加而降低,随pH的增大而增大。NO3-、SO42-和Cl-均对UV/TiO2光催化MTP产生抑制作用,三种阴离子的抑制作用分别从强到弱。HCO3-和CO32-对UV/TiO2光催化MTP有轻微的促进作用。Ca2+对UV/TiO2降解MTP几乎没有影响,Fe3+对MTP的降解有一定的促进作用,而Mg2+对MTP的降解产生轻微的抑制作用,Cu2+则明显抑制了UV/TiO2对MTP的降解。(2)UV/Cl能高效去除MTP,30分钟内降解率高达95.2%。在实验开始时一次性投加氯(3.0mg/L)对UV/Cl降解MTP的效果要比分批次投加好。MTP的去除率随氯剂量的增加先增大后减小,随MTP初始质量浓度和叔丁醇浓度的增加而降低。低浓度腐殖酸(1.0mg/L)对MTP降解有轻微促进作用,而腐殖酸浓度越高对反应产生的抑制作用就越明显。水中常见的五种阴离子(NO3-、Cl-、SO42-、HCO3-和CO32-)均对UV/Cl降解MTP的过程产生不同程度的抑制作用。Ca2+对UV/Cl降解MTP几乎没有影响,Fe3+对MTP的降解有轻微的促进作用,而Mg2+和Cu2+的存在则明显抑制了UV/Cl对MTP的降解。(3)MTP在两种过程中TOC的变化十分缓慢,UV-LED/TiO2光催化和UV-LED/Cl降解过程在保持紫外辐照的情况下,TOC持续呈下降趋势,表明延长紫外辐照时间或可实现对MTP的完全矿化。发现MTP在两种降解过程中产生了多种结构各异的中间产物。MTP光催化降解过程中的主要途径包括芳香环的羟基化、侧链上甲氧基的缩短、胺侧链上·OH的裂解或加成。而UV/Cl降解过程中MTP降解的主要途径包括·Cl和·ClO取代引发的链式反应、侧链上甲氧基的脱除、胺侧链上发生电子转移导致的脱烷基等。
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