真空紫外-氯技術(shù)處理水中磺胺二甲嘧啶的研究.pdf

1、水中微量有機(jī)污染物的殘留與深度削減技術(shù)開發(fā)成為近幾年廣泛關(guān)注熱點(diǎn)問題。紫外/氯(UV/chlorine)作為一種高級(jí)氧化技術(shù)，近年來在飲用水中微污染物的處理方面已開展了大量研究。真空紫外(VUV)作為一種新興的紫外光源，可促使水分子產(chǎn)生羥基自由基，進(jìn)而氧化并降解水中的微污染物。目前，關(guān)于VUV與chlorine聯(lián)用降解微量有機(jī)污染物的研究還未見報(bào)道，其作用機(jī)理也尚不明確。因此，本文以磺胺類抗生素中常見的磺胺二甲嘧啶(SMN)為目標(biāo)污染物

2、，著重探討VUV/chlorine技術(shù)在去除飲用水中微量污染物過程的效能。實(shí)驗(yàn)研究了不同環(huán)境因素對(duì)氧化效果的影響，并對(duì)VUV/chlorine技術(shù)本身進(jìn)行了機(jī)理探討。最后分析該工藝在飲用水處理中消毒副產(chǎn)物生成情況以及對(duì)實(shí)際水體凈化效果，通過開發(fā)管式反應(yīng)器探討了實(shí)際成本問題(EE/O)，主要研究成果如下:
　　(1)研究了純水中，VUV/chlorine工藝對(duì)SMN的處理效果，分析了不同光源(UV、VUV、MP UV)、不同氯投加量

3、(0.05～5 mg/L)、不同SMN初始濃度(0.05～0.5mg/L)、不同pH值(5、6、7、10)，以及HCO3-、腐殖酸、叔丁醇(TBA)的存在對(duì)SMN降解效率的影響。結(jié)果表明，VUV輻照下SMN的降解效果是UV的39～186倍、是MP UV的5～17倍;在VUV/chlorine工藝條件下，SMN的降解速率隨氯投加量增加而加快，隨SMN初始濃度的增加而降低;當(dāng)pH=6時(shí)，SMN降解速率最快，半數(shù)衰減時(shí)間（T1/2）為0.71

4、6 min;10 mg/LHCO3-和5 mg/L腐殖酸的作用下，SMN的降解效率分別增加了30.15％和1.63％; TBA存在會(huì)抑制SMN的降解。
　　(2)以亞甲基藍(lán)(MB)作為羥基自由基含量的反映物質(zhì)，探討VUV/chlorine工藝中各物質(zhì)間的協(xié)同反應(yīng)機(jī)制。研究了自由氯的不同形態(tài)，分別在pH=5和pH=10的條件下進(jìn)行實(shí)驗(yàn)（自由氯形式分別為HOCl和OCl-），結(jié)果發(fā)現(xiàn)，HOCI存在下，VUV/chlorine效果遠(yuǎn)高于

5、VUV和UV/chlorine過程之和。而OCI-存在的情況下兩者效果則基本相同。通過投加羥基自由基抑制劑（叔丁醇）發(fā)現(xiàn)，在pH為5條件下，VUV/chlorine強(qiáng)化效果消失。說明協(xié)同效果是在羥基自由基與HOCl分子共同作用下出現(xiàn)。此外，通過VUV/chlorine與VUV/H2O2工藝對(duì)比發(fā)現(xiàn)，VUV/H2O2對(duì)SMN的降解效果近似等于兩種單獨(dú)的高級(jí)氧化過程之和（即VUV和UV/H2O2），證實(shí)了體系中自由氯存在的確可以增強(qiáng)VUV的

6、效果。
　　(3)研究了VUV/chlorine工藝應(yīng)用于飲用水中微量SMN處理的問題。首先探討了SMN在實(shí)際水質(zhì)中的去除效果。以某飲用水廠為研究對(duì)象，在常規(guī)紫外消毒劑量(80 mJ/cm2)，氯投加劑量為0.05和0.5 mg/L的情況下，進(jìn)水中SMN的去除效果分別為29.8％和32.3％，較實(shí)驗(yàn)室配水有所下降（兩者均大于99.9％）;但濾后水仍然可以達(dá)到99.1％和99.5％，具有很高的去除效果，表明VUV/chlorine在

7、應(yīng)用水深度處理階段具有很大的潛力。其次，研究了VUV/chlorine工藝中氯代消毒副產(chǎn)物生成。結(jié)果表明，與單獨(dú)氯消毒工藝對(duì)比，VUV輻照劑量為160 mJ/cm2的情況下，三氯甲烷的的生成量降低了6.72％，鹵乙酸的生成量降低了36.50％。最后使用EE/O方法評(píng)價(jià)中試管式VUV反應(yīng)器的運(yùn)行成本問題。實(shí)驗(yàn)測定表明，在0.5 mg/L的氯投加量、10 L/min的流速下，七種磺胺類的去除效率均能達(dá)到90％以上，EE/O值為0.58 kW