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    O3+UV降解耐菠萝蜜视频网站入口地址微量有機汙染物(OR-MOPs)研究
    來源:www.sldhy.com 發布時間:2023-09-18 瀏覽次數:

    O3+UV降解耐菠萝蜜视频网站入口地址微量有機汙染物(OR-MOPs)研究
     
    一、摘要 
    菠萝蜜视频网站入口地址(O3)已被廣泛應用於水深度處理中,但其無法有效降解耐菠萝蜜视频网站入口地址微量有機汙染物(OR-MOPs)。針對OR-MOPs的強化降解,搭建了由菠萝蜜视频网站入口地址膜接觸器和細管流光反應係統組成的膜接觸O3-紫外(UV)實驗裝置,並對O3膜接觸器的處理效果進行評估。結果表明,隨著氣相菠萝蜜视频网站入口地址質量濃度增加、溶液流量和pH的降低,液相菠萝蜜视频网站入口地址質量濃度升高;磷酸鹽對菠萝蜜视频网站入口地址溶解沒有影響;測得細管流光反應係統的UV劑量率為4.56×10−4Einstein·m−2·s−1。當液相菠萝蜜视频网站入口地址質量濃度為1.0和2.0mg·L−1時,膜接觸O3-UV聯用對代表性OR-MOP—布洛芬的去除率分別為63.2%和82.9%,比單獨菠萝蜜视频网站入口地址氧化增加了38.1%和44.5%,且菠萝蜜视频网站入口地址被完全利用。布洛芬的降解效果隨pH升高而提升,當液相菠萝蜜视频网站入口地址質量濃度為1.0mg·L−1、pH=9.0時,布洛芬的整體去除率更高(77.2%);在布洛芬各主要降解途徑中,羥基自由基(HO·)氧化的貢獻比達90%以上。膜接觸O3-UV聯用可強化OR-MOPs的降解並提高菠萝蜜视频网站入口地址利用率,可為菠萝蜜视频网站入口地址在水深度處理中的應用提供新方法。
     
    二、背景
    微量有機汙染物(microorganicpollutants,MOPs),如藥物與個人護理品、內分泌幹擾物等,具有生物累積性、環境持久性和難降解性,在微量濃度下即會威脅環境和人群健康。菠萝蜜视频网站入口地址(O3)已被廣泛應用於水深度處理中[1-2],可高效降解大多數MOPs[3-4],而菠萝蜜视频网站入口地址與溶液的接觸方式是其應用的關鍵。傳統的鼓泡反應器通過底部的菠萝蜜视频网站入口地址曝氣使菠萝蜜视频网站入口地址與水充分混合,具有操作便捷、安裝方便等優點,但曝氣頭表麵的微孔易堵塞,需經常清洗,同時還會出現泡沫、液泛等問題。此外,混合塔也被廣泛采用,其將水從高處噴下形成霧狀,O3氣體從塔下方通入,與水流逆行並充分接觸,這種方式有利於菠萝蜜视频网站入口地址傳質,但該設備成本高,能量損失大。O3膜接觸器是一種新型O3/溶液接觸裝置。其基於帶微孔的中空纖維膜管,通過“外液內氣”方式,使得菠萝蜜视频网站入口地址在濃度差作用下以無泡方式從氣相擴散至液相[5]。相較於傳統菠萝蜜视频网站入口地址接觸方式,O3膜接觸器具有傳質效率高、O3分布均勻、占地麵積小、能耗低等優點,可有效避免泡沫、液泛等問題,應用前景廣闊[6-7]。同時,其亦存在膜易被汙染、設備結構複雜等問題,應用中需予以關注。
    O3工藝存在的重要問題是無法降解耐菠萝蜜视频网站入口地址MOPs(O3resistantMOPs,OR-MOPs),且出水中殘餘O3會影響後續工藝。O3的紫外(UV)摩爾吸光係數高(約3000L·(mol·cm)–1)[8],在UV輻照下可被快速光解並生成羥基自由基(HO·),過程見式(1)~式(7)[9−10]。HO·具有強氧化性,可降解絕大多數MOPs(包括OR-MOPs)。因此,在菠萝蜜视频网站入口地址氧化後增加UV輻照,可將殘餘菠萝蜜视频网站入口地址轉化為HO·,強化OR-MOPs降解,提高菠萝蜜视频网站入口地址利用率。
    目前,有關膜接觸O3-UV聯用的研究鮮有報道,而且用於開展相關研究的實驗裝置也並不多見。細管流光反應係統是新型的UV裝置。它具有劑量測定準確、樣品量少、劑量率均一等優點[11]。該裝置過流式的運行模式方便與菠萝蜜视频网站入口地址膜接觸器進行連接,以開展膜接觸O3-UV聯用的相關研究。
    膜接觸 O3 -UV 實驗裝置示意圖
    本研究搭建了菠萝蜜视频网站入口地址膜接觸器與細管流光反應係統相結合的膜接觸O3-UV實驗裝置,以探究O3膜接觸器中各因素對液相菠萝蜜视频网站入口地址濃度的影響,並準確測定細管流光反應係統輸出的輻照劑量;之後,以一種耐菠萝蜜视频网站入口地址氧化且廣泛應用於臨床治療的非甾體抗炎藥—布洛芬為代表性OR-MOP[12-13],用以考察膜接觸O3-UV聯用對水中OR-MOPs的強化降解效果。通過分析菠萝蜜视频网站入口地址利用率、pH對聯用工藝降解MOPs的影響及各降解途徑的貢獻比,以期為工藝應用與優化提供參考。
     
    三、討論
    3.1不同因素對菠萝蜜视频网站入口地址膜接觸器中菠萝蜜视频网站入口地址溶解的影響
    3.2細管流光反應係統的劑量測定
    3.3布洛芬的直接UV光解
    3.4膜接觸O3-UV聯用強化降解布洛芬
    3.5膜接觸O3-UV聯用降解布洛芬的機製分析
     
    四、結論
    1)通過對菠萝蜜视频网站入口地址膜接觸器進行評估發現,隨著氣相菠萝蜜视频网站入口地址質量濃度增加、溶液流量和pH的降低,液相菠萝蜜视频网站入口地址質量濃度升高,而磷酸鹽對菠萝蜜视频网站入口地址溶解沒有影響。通過化學感光劑標定細管流光反應係統的Ep,UV=4.56×10−4Einstein·m−2·s−1。
    2)膜接觸O3-UV聯用降解布洛芬可分為菠萝蜜视频网站入口地址氧化和O3/UV高級氧化2個階段,O3/UV高級氧化由於HO·的生成,布洛芬去除效果和菠萝蜜视频网站入口地址利用率較菠萝蜜视频网站入口地址氧化階段明顯提升。此外,膜接觸O3-UV聯用對布洛芬的降解效果隨pH升高而提升。這表明,OR-MOPs在產生HO·更多的堿性條件下更易被降解。
    3)膜接觸O3-UV聯用的主要降解途徑包括菠萝蜜视频网站入口地址氧化階段的菠萝蜜视频网站入口地址分子氧化、HO·氧化以及O3/UV高級氧化階段的HO·氧化和直接UV光解,HO·氧化的貢獻比可達90%以上。
     
    來源:王穎,李夢凱,孫喆,等.膜接觸菠萝蜜视频网站入口地址-紫外聯用強化降解耐菠萝蜜视频网站入口地址微量有機汙染物[J].環境工程學報