高级氧化技术处理废水中药品与个人护理用品的研究

论文摘要

医药品和个人护理用品（PPCPs）是一类对水生态环境及人类健康危害性较大的新兴微污染物,传统生物处理工艺对PPCPs去除效果较差。高级氧化技术是降解废水中PPCPs污染物的有效方法,具有极大的开发潜力和良好的应用前景。本文以抗生素类药物氧氟沙星和甲硝唑作为PPCPs的研究对象,较为系统地研究了Fenton、Oxone/Co2+氧化法和UV/Oxone/Co2+、UV/Fenton氧化法处理氧氟沙星模拟废水;Oxone/Co2+氧化法处理甲硝唑模拟废水的性能和操作条件,并对其动力学过程、降解效果和可能的机理进行了分析与对比,从而为高级氧化技术处理废水中的PPCPs提供了理论依据。研究结果表明:1. Fenton和Oxone/Co2+氧化法处理氧氟沙星（OFL）废水:采用Fenton氧化法处理OFL废水,在H2O2浓度为1.5mmolL-1、Fe2+浓度为0.03mmolL-1、溶液的pH值为4.0、温度为25℃、OFL初始浓度为9mgL-1的最佳条件下,经过120min后,OFL的去除率可达到99.5%,TOC去除率达到56.2%;采用Oxone/Co2+氧化法处理OFL废水,在Oxone浓度为1.2mmolL-1、Co2+浓度为0.003mmolL-1、溶液的pH值为6.0,温度为25℃,OFL初始浓度9mgL-1的最佳条件下,经过30min后,OFL可以被完全去除,TOC去除率为65.8%。根据所得质谱信息推测两种氧化体系处理OFL的可能降解途径。实验结果表明Fenton和Oxone/Co2+氧化法均能够高效去除废水中的OFL,但Oxone/Co2+较Fenton氧化法更为经济高效。2. UV/Oxone/Co2+氧化法处理氧氟沙星:在Oxone的投加量为0.6mmolL-1、[Oxone]/[Co2+]为1000、溶液的pH值为5.0、温度为25℃,OFL初始浓度为9mg L-1的最佳条件下,经过60min后,OFL可以被完全去除,此时TOC的去除率为87.0%。UV/Oxone/Co2+氧化法降解OFL的反应符合假一级动力学方程,表观速率常数为0.0767min-1。3. UV/Fenton氧化法降解氧氟沙星（OFL）废水:UV/Fenton氧化法降解OFL最佳条件为:[H2O2]=1.5mmolL-1、[Fe2+]=0.03mmolL-1、[OFL]=9 mgL-1、溶液的pH=3.5,温度=25℃,反应时间=60min, OFL可以被完全去除,此时TOC去除率为67%。降解反应符合假一级动力学,动力学方程的表观速率常数为0.0498min-1。该体系与传统Fenton法相比,反应时间缩短了1h,OFL的去除率有所提高。4. Oxone/Co2+氧化法降解甲硝唑（MNZ）废水:在Oxone的投加量为1.5mmolL-1、[Oxone]/[Co2+]为100、溶液的pH值为5.0、温度为25℃,MNZ初始浓度为10mgL-1、反应时间为30min的最佳条件下,经过30min后,MNZ可以被完全去除。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第一章 绪论
• 1.1 概述
• 1.2 环境中PPCPs 的分类、性质和功能及分布和处理状况
• 1.2.1 环境中PPCPs 的种类、特点和作用
• 1.2.2 PPCPs 在各种水体中的分布状况
• 1.2.3 PPCPs 的处理情况及对环境的危害
• 1.3 高级氧化技术
• 1.3.1 高级氧化技术概述
• 1.3.2 高级氧化技术在废水处理中的应用
• 1.4 本课题的研究目的和意义
• 第二章 实验内容与研究方法
• 2.1 实验仪器与试剂
• 2.1.1 主要实验仪器
• 2.1.2 实验试剂
• 2.2 研究内容
• 2.2.1 高级氧化技术处理氧氟沙星废水的研究
• 2+氧化法处理甲硝唑废水的研究'>2.2.2 Oxone/Co²⁺氧化法处理甲硝唑废水的研究
• 2.3 研究方法
• 2+氧化法处理氧氟沙星废水的研究'>第三章 FENTON 和OXONE/Co²⁺氧化法处理氧氟沙星废水的研究
• 3.1 引言
• 3.2 实验部分
• 3.2.1 实验方法
• 3.2.2 分析方法
• 3.3 结果与讨论
• 3.3.1 溶液初始pH 对OFL 去除率的影响
• 3.3.2 氧化剂剂量对OFL 去除率的影响
• 3.3.3 催化剂剂量对OFL 去除率的影响
• 3.3.4 温度对氧氟沙星降解效果的影响
• 3.3.5 矿化度讨论
• 3.3.6 OFL 降解机理的推测
• 3.4 小结
• 2+氧化法处理氧氟沙星废水的研究'>第四章 UV/OXONE/Co²⁺氧化法处理氧氟沙星废水的研究
• 4.1 引言
• 4.2 实验部分
• 4.2.1 实验步骤
• 4.2.2 分析方法
• 4.3 结果与讨论
• 4.3.1 pH 的影响
• 4.3.2 温度的影响
• 4.3.3 氧化剂和催化剂投加量的影响
• 4.3.4 反应时间的影响
• 4.3.5 OFL 初始浓度的影响
• 4.3.6 OFL 降解矿化度研究
• 4.3.7 动力学研究
• 4.4 小结
• 第五章 UV/FENTON 氧化法处理氧氟沙星废水的研究
• 5.1 引言
• 5.2 实验部分
• 5.2.1 实验方法
• 5.2.2 分析方法
• 5.3 结果和讨论
• 5.3.1 pH 的优化
• 20₂]/[Fe²⁺]比的优化'>5.3.2 [H₂0₂]/[Fe²⁺]比的优化
• 20₂ 浓度的优化'>5.3.3 H₂0₂浓度的优化
• 5.3.4 OFL 浓度的影响
• 5.3.5 温度的优化
• 5.3.6 反应时间的优化
• 5.3.7 矿化度和最佳条件下的动力学
• 5.4 结论
• 2+氧化法处理甲硝唑废水的研究'>第六章 OXONE/Co²⁺氧化法处理甲硝唑废水的研究
• 6.1 引言
• 6.2 实验部分
• 6.2.1 实验方法
• 6.2.2 分析方法
• 6.3 结果与讨论
• 6.3.1 pH 值的优化
• 2+]的优化'>6.3.2 [Oxone]/[Co²⁺]的优化
• 6.3.3 Oxone 剂量的优化
• 6.3.4 温度的优化
• 6.4 小结
• 第七章 结论与展望
• 7.1 结论
• 2+氧化法处理氧氟沙星废水的研究'>7.1.1 Fenton 和Oxone/Co²⁺氧化法处理氧氟沙星废水的研究
• 2+氧化法处理氧氟沙星废水的研究'>7.1.2 UV/Oxone/Co²⁺氧化法处理氧氟沙星废水的研究
• 7.1.3 UV/Fenton 氧化法处理氧氟沙星废水的研究
• 2+氧化法处理甲硝唑废水的研究'>7.1.4 Oxone/Co²⁺氧化法处理甲硝唑废水的研究
• 7.2 主要创新点
• 7.3 展望
• 参考文献
• 致谢
• 攻读硕士学位期间的科研成果