饮用水中氯酚的去除方法研究进展

氯酚（CPs）是氯代苯酚类化合物的总称，其基本结构是用氯取代苯酚苯环上的氢[1]。根据氯原子取代的数目及位置的不同，可形成结构相近而理化性质略有差异的各种氯酚类物质，包括2-氯酚（2-CP）、2,3-二氯酚（2,3-DCP）、2,4,5-三氯酚（2,4,5-TCP）和五氯酚（PCP）等。CPs具有较强的毒性，对很多微生物的致死量都在1mg·L-1左右[2]；且在环境中具有持续性，可以通过生物链积累作用对人体构成危害，例如PCP能阻抑人体氧化磷酸化的代谢过程、损伤肝脏，在动物实验中还发现有致畸作用[3]。因此，美国环境署将绝大多数种类CPs列入优先污染物系列。1980年以来，很多国家也都明令禁止或限制CPs的使用，排放含CPs的废水受到严格控制[4]，例如美国国家一级饮用水规程（NPDWRs）中，把PCP的最高质量浓度定为0.001mg·L-1[5]。1国内外污染现状近年来，由于CPs等有机氯化物的污染所导致的一系列环境问题，已引起人们的广泛关注。CPs化合物被广泛用于造纸、防腐和农药工业中；在亚洲、非洲和南美洲国家还被用于血吸虫病的防治。其中2,4-DCP和2,4,5-TCP大量用于农药2,4-D和2,4,5-T的生产，因此在许多工业化国家，CPs的生产规模非常庞大[6]，由此产生的环境问题也日益严重。例如，1999年，美国大约生产了1900tCPs[7]，而随后的环境调查研究表明，许多土壤、滩涂、河流等自然生态系统都不同程度的受到这类物质的污染。我国是发展中国家中第一大农药消费和生产国，20世纪60年代到80年代大量生产和使用的农药主要是有机氯农药。例如1970年我国共使用滴滴涕、毒杀酚等有机氯杀虫剂191.7×103t，占农药总用量的80.1%[8]。五氯酚钠曾作为我国血吸虫病疫区常用的杀灭血吸虫中间宿主钉螺的药物，在长江中下游11个省市自治区，148×108m2的范围内长时间施用。我国血吸虫病疫区目前已基本停止使用五氯酚钠，但以往的施用对环境造成的影响还会持续相当长的一段时间[9]。在传统的饮用水加氯处理中，如果存在某些有机物，如苯酚、苯胺和苯醌等，也可产生CPs及其衍生物[10]，因此必须采取适当的方法和措施，防止这类物质的产生，从而防止对饮用水造成污染[11-12]。2CPs去除方法由于芳基和氯原子的存在，使得CPs非常稳定，因此很难通过化学方法将其去除[13]。另外，由于CPs具有高毒性，即使在浓度很低的情况下，对微生物的生长也会起到抑制作用，如2,4-DCP和2,4,6-TCP在质量浓度分别为4.2mg·L-1和0.8mg·L-1时，会对饮用水中氯酚的去除方法研究进展杨昕1，钟佛华1，张彦浩1,2，李海翔1（1.同济大学环境科学与工程学院，污染控制与资源化研究国家重点实验室，上海200092；2.山东建筑大学市政与环境工程学院，山东济南250101）摘要：氯酚类（Chlorophenols，CPs）化学物质具有高毒性和强烈刺激性气味，能够在环境中长期残留，并通过生物累积对生态和人体的健康安全产生危害，因此受到大量国内外学者的关注。本文重点分析了氯酚类物质在国内外饮用水及天然水体中的污染现状，介绍了该类物质的主要去除方法及原理，包括物理吸附、氧化还原和生物降解等，同时比较了各方法的优缺点，最后进一步探讨了该领域今后的研究热点与方向。关键词：氯酚（CPs）；物理吸附；氧化还原；生物降解中图分类号：TU991.2文献标识码：A文章编号：1000-3770(2010)08-0021-004收稿日期：2009-11-04作者简介：杨昕（1987－），女，硕士研究生，研究方向为水污染控制及资源化联系电话：021-65984268；E-mail：rabbit_xin127@163.com第36卷第8期2010年8月水处理技术TECHNOLOGYOFWATERTREATMENTVol.36No.8Aug.,201021Pseudokirchneriellasubcapitata的活性产生强烈的抑制[14-15]，从而严重限制了生物降解作用。此外，饮用水水质复杂、不同地域的水源中各种污染物质含量差别较大，也增加了CPs降解的难度。尽管如此，各国研究者还是对饮用水中CPs的去除作了相当广泛的理论和实践研究，并取得了一定的成果。根据去除机理，目前将CPs的去除方法大致分为：物理吸附、氧化还原和微生物降解3种。2.1物理吸附物理吸附是指通过吸附作用将CPs从水体中转移到吸附剂中加以去除。目前常用的吸附剂主要有活性炭、壳聚糖、膨润土等[16-25]。壳聚糖资源丰富，分子中含有游离氨基和羟基，且氨基可质子化形成阳离子，使得壳聚糖对阴离子及两性化合物具有较强的吸附能力[16]。Zheng等[17]通过研究模拟饮用水发现，降低反应温度导致壳聚糖