羟基化锌催化臭氧氧化去除水中痕量磺胺嘧啶

中国环境科学2011,31(2)：233~238ChinaEnvironmentalScience羟基化锌催化臭氧氧化去除水中痕量磺胺嘧啶周宁娟,薛罡*,卜聃,刘亚男(东华大学环境科学与工程学院,上海201620)摘要：以实验室制备的羟基化锌(ZnOOH)为催化剂,研究了其催化臭氧化去除水中痕量磺胺嘧啶(SD)的效能,通过研究叔丁醇对催化效果的影响,推断了催化反应机理,探讨了臭氧投加量、水质因素、催化剂投加量和使用次数对催化性能的影响因素.结果表明,ZnOOH对臭氧氧化水中的SD有较强的催化活性.催化剂表面结合的羟基基团有利于催化反应.在优化的实验条件下,蒸馏水中反应30min时,催化臭氧化比单独臭氧化对SD的去除率提高了47.7%.催化过程遵循自由基反应机理,SD的去除效果随催化剂投加量的增加而提高,催化剂在重复使用后催化效果基本不变,水中的氯离子可以明显降低催化剂的活性,偏碱性条件下,催化效果更佳.关键词：羟基化锌；催化臭氧化；磺胺嘧啶；羟基自由基中图分类号：X703.1文献标识码：A文章编号：1000-6923(2011)02-0233-06CatalyticozonationoftracesulfadiazineinwaterbyZnOOH.ZHOUNing-juan,XUEGang*,BUDan,LIUYa-nan(SchoolofEnvironmentalScienceandEngineering,DonghuaUniversity,Shanghai201620,China).ChinaEnvironmentalScience,2011,31(2)：233~238Abstract：ZnOOHpreparedinlaboratorywasusedasacatalystintheozonationoftracesulfadiazine(SD)inwater.Thecatalyticmechanismwasdeducedbaseontheeffectofradicalinhibitort-BuOHonthereaction.TheinfluencesofO3dose,waterqualityparameters(pH,chlorideanionconcentration),catalystdoseandcatalystreuseontheSDremovalwerealsoexamined.ZnOOHhadexcellentcatalyticactivityinSDozonation.Thehydroxylgroupscombinedonthecatalystsurfacesplayedapartinthecatalyticreactions.TheremovalofSDdissolvedindistilledwaterincreasedby47.7%atreactiontimeof30mininozonationwithzinchydroxidecomparedtotheozonationwithoutcatalystunderoptimalconditions.ThecatalyticreactionprocessfollowedahydroxylradicalreactionmechanismandtheSDremovalimprovedwithincreasingdosageofcatalyst.ZnOOHcanbereusedforseveraltimeswithoutobviousreductionofcatalyticactivityandCl-inwatercouldgreatlydecreasethecatalyticactivityofZnOOH.TheoptimalcatalyticactivityofZnOOHachievedatweakbasicsolution.Keywords：zinchydroxide；catalyticozonation；sulfadiazine；hydroxylradical磺胺嘧啶(SD)是一种应用广泛的抗生素类药物.由于磺胺类药物亲水性强,很容易被雨水冲刷进入到地表水或者渗滤到地下水中,从而进入到食物链影响环境和人体健康[1-2].因此,研究此类化合物的去除机理与方法具有实际意义和应用价值.SD是性质相对稳定的抗生素类物质,因此不能用生物降解的方法处理.传统的饮用水处理工艺对部分溶解性微量有机污染物去除能力十分有限[3-5].目前国内常用的高级氧化工艺中臭氧化降解是主要的方法之一.但臭氧分子对有机物的氧化有强的选择性[6].已有的研究表明[7-9],采用臭氧和其他氧化剂联用技术可以更好地提高对有机污染物的降解效率.过度金属羟基化物作为催化剂用于臭氧氧化工艺,是近几年来