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《北京林业大学》 2019年
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UV/过氧乙酸体系中萘普生的降解机制及共存底物对自由基转化的影响研究

陈斯傲  
【摘要】:近年来,水环境中药物类污染物(PhACs)的频繁检出引起了人们的广泛关注。UV/过氧乙酸(UV/PAA)作为一种新兴的消毒工艺,在反应过程中可产生羟基(·OH)和有机碳自由基(R-C·),而研究发现R-C·对于萘普生(NAP)具有较高的降解活性。但是,水中共存物质如重碳酸盐(CO32-/HCO3-)、腐殖酸(HA)、氯离子(Cl-)等可能会与这些自由基反应,并改变自由基在目标物降解中的贡献率。然而,目前关于NAP在UV/PAA体系中的降解机制以及水中共存物质对各自由基转化影响方面的研究还非常有限。本研究选择NAP为目标物,研究其在UV/PAA体系中的去除效能、降解动力学、降解途径,重点考察UV/PAA体系去除NAP过程中,各共存底物对各自由基转化过程的影响规律。结果表明,在UV/PAA纯水体系中R-C·对NAP降解的贡献率为60.8%,·OH的贡献率为39.2%。随着过氧乙酸投量的增加,NAP的降解速率常数呈线性增加;随着NAP浓度的增加,其降解速率逐渐减慢;随着pH的增加,NAP的降解速率逐渐减慢,R-C·对NAP的降解贡献逐渐增大,·OH对NAP的降解贡献逐渐减小,主要原因是在碱性条件下水中溶解的碳酸根会捕获·OH,而不会捕获R-C·。CO32-/HCO3-对UV/PAA体系中NAP的降解速率几乎没有影响,因为CO32-/HCO3-捕获·OH后会生成CO3·-,而CO3·-可以继续与PAA反应生成R-C·。因此,随着CO32-/HCO3-浓度的增加,R-C·对NAP降解的贡献率不断增加,而·OH对NAP降解的贡献率则逐渐减小。HA会通过两个途径影响NAP的降解,一是HA与PAA竞争光子,从而影响PAA的光解;二是HA会捕获体系中的·OH和R-C·,并且HA对R-C·捕获能力明显高于·OH。Cl-对UV/PAA体系中NAP的降解速率几乎没有影响,Cl-会与R-C·生成Cl·,在中性条件下Cl·进一步转化生成HOCl·-,生成的HOCl·-更倾向于分解形成·OH,当·OH浓度提高时,PAA与·OH生成R-C·的反应相应地被加速,因此也有更多的R-C·生成。随着Cl-浓度的增加,R-C·和·OH对NAP降解的贡献率几乎不变。
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