内分泌干扰物双酚A在饮用水处理过程中的典型行为研究

论文摘要

双酚A(BPA)是典型的内分泌干扰物,诸多研究表明BPA在试管试验与活体试验中均表现出对动物体急性毒性和对生殖、胚胎、神经系统发育的内分泌干扰影响,由于其在现代工业中的广泛应用,可以经由各种途径污染地表水体和地下水体,而地表水又是目前饮用水的重要水源之一,因而可能通过饮用水途径使人类遭受直接或潜在的暴露风险。更有研究表明,即使采用了氯氧化甚至臭氧氧化工艺,一些水厂的出厂水中仍有双酚A检出,由此对现有的饮用水常规和深度处理技术提出了新的挑战。本论文分别探讨了BPA在饮用水常规处理及常用工艺过程中的行为与归趋,具体为以下三个方面:在饮用水混凝过程中的行为特征、在活性炭处理工艺中的吸附行为、在臭氧消毒过程中的氧化降解规律,以期为客观评价BPA在饮用水净化工艺过程中的转化、归趋以及有效控制饮用水体中这类有机物的污染提供理论依据。以聚合氯化铝(PAC)作为混凝剂,探讨了双酚A(BPA)在模拟水体混凝过程中的去除效果和混凝特征。结果表明,在较低TOC浓度和浊度条件下,随着PAC投加量的增加,BPA的去除效果呈先上升后下降的趋势,本实验条件下最优的混凝剂投量约为BPA/PAC=1:2.6(质量比)。值pH值6.0~8.0时,混凝对BPA有相对较好的去除率,此时水体中铝盐多核络合物的电中和是混凝的主要作用机理。原水中的腐殖酸类有机物和浊度物质对BPA的混凝过程有较大的影响,较高浓度的腐殖酸类物质会削弱PAC对BPA的混凝效果,而随着浊度的提高,BPA的去除率呈先上升后下降的趋势。通过模拟实验,考察活性炭吸附BPA的速度,BPA活性炭吸附等温线的测定与绘制,并就溶液pH、吸附温度、溶液离子强度以及吸附质粒径等对吸附过程中BPA行为机制有较大影响的控制条件进行了逐个深入探讨。并就活性炭对BPA的吸附动力学及模型做了初步归纳。发现二级模型可以很好地描述整个吸附过程,说明活性炭对BPA的吸附以化学吸附为主。本文还考察了在饮用水臭氧消毒环境下BPA在臭氧直接作用下的氧化降解过程及机理,运用现代波谱分析手段对降解产物及途径进行了初步分析。并对影响BPA臭氧降解的主要影响条件做了探讨。研究论证了臭氧无法完全降解BPA,只能是将其氧化为某些混合副产物,而这些降解产物浓度是随反应时间逐渐积累而增大的。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第1章 绪论
• 1.1 引言
• 1.2 环境内分泌干扰物（EDCs）的来源和种类
• 1.3 当前EDCs 的世界研究进展和状况
• 1.4 双酚A 的物化性质及在环境中的分布与来源
• 1.4.1 双酚A 的物化性质
• 1.4.2 环境中BPA 的来源
• 1.4.3 BPA 在环境中的分布情况
• 1.5 双酚A 在生物中的富集及其环境毒性
• 1.5.1 双酚A 的生物富集
• 1.5.2 双酚A 的生态毒性
• 1.5.3 BPA 对生物体的内分泌干扰机制
• 1.6 双酚A 的环境行为与归趋
• 1.6.1 物理化学法——吸附
• 1.6.2 生物降解
• 1.6.3 氯化作用
• 1.6.4 光降解
• 1.6.5 其它
• 1.7 饮用水处理工艺对EDCs 的去除
• 1.7.1 常规处理工艺
• 1.7.2 深度处理工艺
• 1.8 水环境中BPA 的分析方法
• 1.8.1 样品的预处理
• 1.8.2 BPA 的分析方法
• 1.9 本文的立题思想
• 第2章 双酚A 在饮用水混凝过程中的行为研究
• 2.1 前言
• 2.1.1 混凝机理
• 2.1.2 混凝剂
• 2.1.3 影响混凝效果的主要因素
• 2.2 装置和仪器
• 2.2.1 实验装置
• 2.2.2 主要实验仪器
• 2.3 实验材料与方法
• 2.3.1 主要实验药品及测定方法
• 2.3.2 实验方法
• 2.3.3 BPA 的分析测定
• 2.3.4 PDA 数据分析
• 2.4 结果与讨论
• 2.4.1 混凝剂投加量对BPA 混凝的影响
• 2.4.2 pH 对BPA 混凝的影响
• 2.4.3 原水中TOC 对BPA 混凝的影响
• 2.4.4 原水浊度对BPA 混凝的影响
• 2.5 小结
• 第3章 活性炭对BPA 的吸附特性及动力学研究
• 3.1 前言
• 3.2 活性炭吸附
• 3.2.1 活性炭的吸附特性
• 3.2.2 影响活性炭吸附的因素
• 3.2.3 活性炭的选择
• 3.2.4 活性炭在饮用水处理中的应用
• 3.3 实验部分
• 3.3.1 材料与方法
• 3.4 结果与讨论
• 3.5 小结
• 第4章 臭氧氧化降解饮用水中BPA 效果研究
• 4.1 前言
• 4.2 臭氧氧化降解有机物的影响因素
• 4.2.1 臭氧化混合气进气量
• 4.2.2 臭氧化过程的搅拌速度
• 4.2.3 溶液pH
• 3 的投加方式'>4.2.4 气态O₃的投加方式
• 4.2.5 溶液温度
• 4.2.6 催化剂
• 4.2.7 有机物浓度
• 4.3 实验材料与方法
• 4.3.1 试剂与仪器
• 4.3.2 实验方法
• 4.4 结果与讨论
• 4.4.1 不同臭氧投加量条件下BPA 去除效果
• 4.4.2 不同初始浓度BPA 的降解
• 254 的变化'>4.4.3 臭氧氧化过程中UV₂₅₄的变化
• 4.4.4 臭氧投加时间对BPA 降解的影响
• 4.5 小结
• 结论
• 参考文献
• 附录A 攻读学位期间所发表的学术论文目录
• 致谢