【摘 要】
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近年来,水环境中残留的抗生素已给环境和人类健康带来了潜在的风险和影响,如何高效去除抗生素成为人们日益关注的议题。由于目前常规的处理工艺存在处理效率低、周期长等问题,开发一种高效而经济的抗生素处理技术具有重要意义。四环素类抗生素作为世界第二大类抗生素,使用十分广泛。微纳米气泡(MBs)由于其更小的尺寸,更慢的上升速度、更大的界面面积、更高的内压和更长的停留时间,在环境领域中有了迅速的发展。本论文选取
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近年来,水环境中残留的抗生素已给环境和人类健康带来了潜在的风险和影响,如何高效去除抗生素成为人们日益关注的议题。由于目前常规的处理工艺存在处理效率低、周期长等问题,开发一种高效而经济的抗生素处理技术具有重要意义。四环素类抗生素作为世界第二大类抗生素,使用十分广泛。微纳米气泡(MBs)由于其更小的尺寸,更慢的上升速度、更大的界面面积、更高的内压和更长的停留时间,在环境领域中有了迅速的发展。本论文选取盐酸四环素为目标污染物,提出了微纳米气泡/过硫酸盐(PS)、微纳米气泡/真空紫外(VUV)对模拟盐酸四环素废水降解效能的研究,并考察了MBs/PS/VUV体系处理实际抗生素废水的降解效果。主要研究内容如下:(1)本文系统地研究了MBs/PS体系对TC的降解效果。相较于单独MBs和单独PS,MBs/PS对TC的降解有显著的协同作用。当TC初始浓度为20 mg·L-1,PS投加量为10 m M,MBs进气量为30 ml·min-1,p H为3时,反应180 min后TC的去除率为82.23%。TC在MBs/PS体系中的降解符合准一级反应动力学模型。通过响应曲面分析得到影响因素对MBs/PS体系降解TC的影响程度大小顺序为:TC初始浓度>PS投加量>MBs进气量,且各因素之间交互作用明显。响应曲面法得到最佳工艺条件为:PS投加量为9.33 m M、初始浓度为10.00 mg·L-1、进气量C为30.77 mg·L-1,在此条件下模型预测的最大去除率为87.74%。自由基淬灭实验和电子自旋共振实验表明,在MBs/PS体系中产生的自由基主要是·OH和SO4-·。TC上的有机氮转化为NH3-N和NO3--N。通过LC-MS测定分析,提出了TC可能的降解途径。(2)本文系统地研究了MBs/VUV体系对TC的降解作用。MBs/VUV的降解作用要高于单独MBs和单独VUV,在180 min内可去除81.25%的TC。当TC初始浓度=20 mg·L-1,紫外灯功率=20 W,进气量=30 m L·min-1,p H=7时,反应180min后的TC去除率可达81.25%,且MBs/VUV体系对TC的去除符合准一级反应动力学。天然水质对MBs/VUV降解TC存在一定的影响。NO3-、HCO3-和Ca2+的存在对TC的降解有促进作用,Cl-、SO42-和Mg2+会略微抑制TC的降解,NOM的存在明显抑制TC的降解。通过自由基猝灭实验和ESR捕获实验证实,MBs/VUV体系中的活性自由基为·O2-和~1O2,且·O2-在降解过程中占主导地位,并阐述了体系对TC的降解机理。由LC-MS测定得到13种中间产物,并提出了TC可能的降解路径。(3)本文系统地考察了MBs、MBs/PS、MBs/VUV和MBs/PS/VUV对实际抗生素废水COD的去除效果。MBs/PS/VUV体系中,当反应时间为180 min、PS投加量为5 g·L-1、真空紫外灯的功率为25 W、MBs进气量为30 m L·min-1时,COD去除率可以达到33.47%,其去除效率均高于其它体系。提出了MBs/PS/VUV体系去除抗生素废水中COD的机理,为MBs/PS/VUV体系处理实际抗生素废水提供有价值的参考。
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