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微塑料(microplastics,MPs)是一种在水环境中分布广泛、赋存量大的新兴污染物,由于其潜在的生态风险而成为了环境领域的研究焦点。现有研究表明,环境介质、动植物体内,甚至人体内有MPs的存在。饮用水是MPs进入人体的主要途径之一,但关于饮用水处理过程中PSMPs的响应特征缺乏系统研究。因此,本研究在我国现行饮用水处理标准所规定的参数(混凝剂种类、过滤基质、消毒剂)下,首先以聚合氯化铝(PAC)为混凝剂,对5种不同粒径的聚苯乙烯微塑料(PSM*Ps)进行混凝,考察了不同粒径之间去除率的差异,并采用絮体的分形维数作为指标,对絮体的稳定性进行了讨论。在此基础上,探究了天然有机质富里酸(FA)对混凝-沉淀的影响;其次以混凝-沉淀实验中去除率最低的3种粒径PSM*Ps为对象,研究了石英砂滤床(70 cm)对PSMPs的截留情况以及反冲洗工艺对滤床中截留PSMPs的去除效果,并采用计算流体力学联合离散元模拟(CFD-DEM)的方法,对去除机理进行了初步的探究;最后,以我国饮用水厂消毒工艺中广泛使用的二氧化氯(Cl O2)作为消毒剂,探究了在我国饮用水处理标准规定浓度范围内,Cl O2对PSMPs物理化学特性的改变。得到的主要结论如下:(1)针对PAC(50 mg/L)对不同粒径PSMPs混凝效果的研究发现,所选取的5种粒径(0.1μm、1μm、5μm、10μm、50μm)PSMPs在相同初始浓度(40 mg/L)下的去除率分别为94.5%、97.8%、97.1%、96.0%、64.2%,其中粒径为50μm的PSMPs去除率最低。在同一初始浊度(10 NTU)条件下进行实验,发现5种颗粒的去除率分别为91.0%、91.0%、89.1%、92.5%、92.1%。结果表明初始溶液中颗粒物的数量对于去除效果产生较大影响。混凝结束后5种粒径处理组上清液的zeta电位(1.91 m V、-1.53m V、-0.92m V、0.45m V、0.87m V)结果表明,所有处理组均未处于等电位点,推断PSMPs的主要混凝机理是卷扫网布。FA(5 mg/L)的加入加快了混凝中絮体的形成,根据纯水组和FA组之间絮体等效粒径的差异,可知FA的存在加速了混凝进程。这可能是因为FA所带的负电荷与PSMPs中部分交联剂的正电位点发生电化学反应,提高了前期PSMPs颗粒的碰撞效率,从而加速了胶体的脱稳以及小絮体的形成。发现5种粒径处理组在加入FA后的形成絮体(15 min)的分形维数分别从1.80、1.88、1.62、1.66、1.59下降到了1.79、1.76、1.62、1.67、1.53,证明FA的加入造成了絮体稳定性的下降。在絮体形成后,其缝隙中存在的FA导致了絮体的结合松散,分形维数由此升高。(2)在石英砂柱(70 cm)对三种粒径(0.1μm、5μm、50μm)PSMPs的过滤研究中,通过4个取样口(20 cm、40 cm、60 cm、70 cm)的荧光光度检测结果发现0.1μm的PSMPs穿透速度最快,50μm的PSMPs穿透速度最慢,表明PSMPs颗粒粒径越小,其穿透石英砂滤床的速度越快。本章选取了中高速水流(40%的膨胀率)反冲洗的方式对过滤试验后的滤床进行了反冲洗,发现通过反冲洗可以将滤床中截留的大部分PSMPs去除,但是短时间(15 min)内仍有残留,这导致PSMPs可能在滤床中聚集。粒径0.1μm、5μm、50μm PSMPs处理组在实验分别进行到15min、13 min、13 min时反冲洗出水中的PSMPs含量才基本和对照组一致,这表明饮用水厂通常采取的10分钟反冲洗无法完全去除滤床中的PSMPs。通过对石英砂和不同粒径PSMPs的离散元数值模拟,发现0.1μm、5μm、50μm PSMPs颗粒物的通过平均时间分别是10.25 s、11.38 s、11.88 s,这与颗粒物的粒径成正相关关系。上述结果表明,0.1μm PSMPs可能易通过黏附的方式被石英砂捕获,但5μm PSMPs、50μm PSMPs易被狭小的缝隙以及流体的死区截留。(3)PSMPs在正常饮用水消毒工艺规范的剂量(1.5 mg/L)和消毒时间(30 min和24 h)下,其表面特性未发生显著的物理化学变化。消毒前后的红外光谱和羟基指数无显著差异,说明Cl O2的消毒未改变基团和化学键,这与拉曼光谱分析结果一致。XPS光谱中未见明显的Cl元素峰出现,这是由于Cl O2不具备氯化作用,老化组PSMPs表面的C/O(分别为1.78和2.00),较未老化组相同消毒时间后PSMPs表面的C/O(分别为1.60和1.65)较高,证实老化后再进行消毒更易引入氧原子。取失重10%作为PSMPs的快速分解临界温度,发现24 h各处理组快速分解临界温度值为:消毒组(372.89℃)<原PSMPs(374.62℃)<0.5 h对照组(376.02℃)<0.5 h消毒组(379.93℃)<24 h对照组(381.95℃),表明Cl O2消毒导致了PSMPs的热稳性变差。同时,24 h消毒组的玻璃化转变温度(Tg)为91.3℃,小于24 h对照组的114.5℃,证明消毒会改变PSMPs热稳定性。