UV_H_2O_2工艺对饮用水中DMP的去除效果和影响因素_赵丹丹

第25卷第4期2006年7月环境化学ENVIRONMENTALCHEMISTRYVo.l25,No.4July20062005年8月5日收稿.*国家863高技术研究发展计划资助项目(2002AA601130),国家科技攻关计划重大项目资助(2003BA808A17).**通讯作者:电话021-65982691,E-mial:gaonaiyun@mail.tongji.edu.cnUV-H2O2工艺对饮用水中DMP的去除效果和影响因素*赵丹丹1高乃云1**芮1徐斌1赵建夫1乐林生2(1同济大学污染控制与资源化研究国家重点实验室,上海,200092;2上海市自来水市北有限公司,上海,200086)摘要采用UV-H2O2工艺对饮用水中内分泌干扰物邻苯二甲酸二甲酯(DMP)的去除进行研究,结果表明,单独的UV或H2O2都不能有效氧化去除DMP;而UV-H2O2联用工艺对饮用水中DMP具有很好的去除效果.在原水DMP浓度为5.1496×10-3mmoll-1(1.0mgl-1)左右,UV光强133.9μWcm-2,H2O2投加量20mgl-1和反应时间60min条件下,DMP的去除率可达到97.8%.探讨了反应速率常数随影响因素变化的规律,其中H2O2浓度、pH值、DMP初始浓度和本底TOC值对该工艺去除DMP的影响较大.关键词饮用水,邻苯二甲酸二甲酯,UV辐照,高级氧化工艺.邻苯二甲酸二甲酯(DMP)是目前最常用的增塑剂之一,具有较强的水溶性,流动性大,且不与树脂的共价键连接,因此,广泛存在于自然界中.高级氧化法是一种高效降解有机物的方法[1,2].UV-H2O2氧化过程相对简单,处理过程中不产生任何固体废物,近年来被广泛应用于饮用水的深度处理中[3,4].本文主要研究UV-H2O2联用工艺对饮用水中邻苯二甲酸二甲酯(DMP)的去除效果和影响因素,以期能为该氧化工艺去除饮用水中DMP的实际应用提供依据.1实验部分1.1实验装置采用自制的圆筒型反应器,反应器内壁环状均匀布置10根紫外灯管,并设有石英套管,反应器有效容积为140L,单根紫外灯功率为30W,紫外灯主波长为253.7nm,搅拌器转速为100rmin-1.可通过开关紫外灯管,控制反应器内紫外光强.实验用水为市政管网自来水(实验期间UV254=0.114,TOC=5.0—6.0,水温为28—30℃)和去离子水.1.2实验方法实验研究采用完全混合间歇方式,在反应开始时一次性投加H2O2,分别采用单独H2O2工艺、单独UV工艺和UV-H2O2联用工艺氧化DMP.在反应器内配置实验所需的DMP浓度,利用内搅拌器使溶液充分混合,实验过程中间隔不同时间取样,DMP浓度变化用高效液相色谱仪(岛津LC-2010AHT)测定;采用shim-packVP-ODS色谱柱(150mm×4.6mmi.d.).2结果与讨论2.1单独UV光照和单独H2O2去除DMP的效果用市政管网自来水配制一定浓度的DMP溶液,反应器中心点近水面处的UV光强为133.9μWcm-2,分别考察DMP初始浓度约为0.3,0.6,1.0和1.5mgl-1条件下,DMP浓度随UV光照射时间的变化.不同起始浓度条件下,随着光照时间的增加,DMP浓度(CDMP)降低非常有限且缓慢.DMP初始浓度为1.0mgl-1条件下,90min后去除率仅为10.84%.随着初始浓度的增大,相同时间内水样中DMP去除率降低.由此可以看出,单独UV光照射对DMP光解效果不明显.478环境化学25卷用市政管网自来水配制DMP和H2O2的混合液,DMP浓度为1mgl-1,H2O2浓度为100mgl-1随着混合时间的变化,水中DMP的浓度基本没有变化,单独H2O2对DMP基本没有去除效果.2.2UV-H2O2联用工艺去除DMP配制DMP初始浓度约为1.0mgl-1,H2O2投加量为40mgl-1,开启不同的UV灯管,使反应器中心点近水面处的UV光强分别为21.2,50.1,77.2,107.6和133.9μWcm-2,考察DMP的去除率随UV光照射时间的变化,结果如图1所示.由图1可知,在一定紫外光照强度和H2O2投加量的条件下,水中DMP的浓度随时间递减,且DMP的降解总体趋势呈现一级反应的特征:lnC=lnC0-kt按照一级反应的特点,DMP浓度的自然对数lnC-时间t曲线见图1中的附图,lnC与t呈直线关系,两者具有较好的相关性,DMP氧化降解过程符合拟一级反应动力学.另外,随UV光强的逐步升高,氧化DMP的反应速率常数k值也同时逐步上升.两者在实验工况条件下基本呈线性关系,其拟合关系式为:k=0.0006[UV]+0.0059,相关系数达到0.9970.2.3H2O2投加量对DMP去除效果的影响在UV-H2O2反应体系中,H2O2起到了催化产生羟基自