【摘 要】
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随着社会的发展,药物和个人护理用品(PPCPs)的产量和用量日渐增多,随之而来的污染问题也日趋严重。PPCPs在环境中具有低浓度、难降解、结构复杂等特性,会随时间推移在生物体内富集,对人体健康存在潜在威胁。当前主流的污水处理工艺大多为活性污泥法,对PPCPs污染物的处理效果难以满足要求,因此有必要开发更加有效的废水处理工艺。与传统水处理技术相比,过硫酸盐高级氧化技术对污染物降解效率高且绿色环保,具
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随着社会的发展,药物和个人护理用品(PPCPs)的产量和用量日渐增多,随之而来的污染问题也日趋严重。PPCPs在环境中具有低浓度、难降解、结构复杂等特性,会随时间推移在生物体内富集,对人体健康存在潜在威胁。当前主流的污水处理工艺大多为活性污泥法,对PPCPs污染物的处理效果难以满足要求,因此有必要开发更加有效的废水处理工艺。与传统水处理技术相比,过硫酸盐高级氧化技术对污染物降解效率高且绿色环保,具有广阔的应用前景。然而,当前常见的过硫酸盐激活手段尚存在一些缺点,如耗能过大、有副产物等,制约着其进一步的应用发展。本研究设计并合成了2-乙基己基修饰的非对称性PDI衍生物——EHPDI,并采用简单的双溶剂交换聚合法,成功制备了一维线性自组装EHPDI/Ti O2复合材料。利用自组装EHPDI/Ti O2复合材料,在可见光下活化过硫酸盐降解典型PPCPs污染物卡马西平(CBZ),研究了不同反应条件和影响因素下该体系对CBZ的降解效果,详细探讨了该体系降解CBZ的反应机理并研究了CBZ的降解途径,为探索新型高效的过硫酸盐活化技术及对水环境中药物污染物的去除提供了理论支持和技术支撑。具体研究内容如下:(1)制备了一维线形自组装EHPDI/Ti O2复合材料,采用XRD、SEM、TEM、XPS、UV-Vis DRS、BET、PL等手段对复合材料进行了表征,结果显示材料成功复合,EHPDI和Ti O2紧密结合并通过C=O···H氢键形成异质结,所制备的复合材料具有更宽的光响应范围、更大的比表面积、更佳的光电性能。(2)EHPDI负载量为0.05%wt的复合材料EPT0.05展现出最优的活化过硫酸盐能力,最佳反应条件为EPT0.05=1 g/L、PS=1 m M、p H=7,30min内对CBZ的去除效率达到97.7%,反应速率是单独使用过硫酸盐的40.4倍、单独使用Ti O2活化过硫酸盐的12.8倍、单独使用EHPDI活化过硫酸盐的36.7倍。更换底物进行降解实验,降解效果良好,证明该体系可用于多种污染物的降解。Cl-对该体系中CBZ的降解起到促进作用,而HCO3-对CBZ的降解起抑制作用。循环试验结果显示复合材料的稳定性有待进一步提高,分子间C=O···H氢键在降解过程中易受机械力影响而断裂,从而降低材料效能;降解过程中EHPDI未被破坏,经洗涤、过滤、重结晶后得到的EHPDI,用于重新制备材料可恢复原有材料效能。(3)采用自由基捕获实验和ESR检测,证明反应体系中羟基自由基、硫酸根自由基、超氧自由基和空穴均参与CBZ的降解,且羟基自由基起到主要作用,进一步推出了该体系的反应机理模型。60min内反应体系内TOC去除率为75.2%,表明CBZ未完全矿化,采用HPLC/MS技术分析CBZ降解过程中的中间产物,发现了14种中间产物,并在此基础上提出了可能的三条CBZ降解途径
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