水环境中PPCPs的臭氧氧化和高级氧化技术

©给水排水V35增刊5水环境中PPCPs的臭氧氧化和高级氧化技术陈家斌周雪飞张亚雷(同济大学环境科学与工程学院长江水环境教育部重点实验室,上海200092)摘要药物和个人护理用品(PPCPs)是最近十年引起关注的一类新型有机微量污染物,其对人类健康和生态环境安全的影响受到了越来越多的关注。传统的给水处理和污水处理工艺都不能有效去除水中的PPCPs,因此有必要采用臭氧氧化、高级氧化等工艺进行深度处理。臭氧是选择性氧化剂,其与PPCPs的反应受PPCPs的基团电子特性和溶液pH的影响;高级氧化技术产生的羟基自由基·OH氧化能力强,与PPCPs的反应没有选择性,主要包括O3/H2O2、UV/H2O2、UV/TiO2、芬顿和光芬顿氧化等。这些深度处理工艺的采用受一些因素的限制,同种工艺或不同工艺的组合能达到更高的去除效率。关键词PPCPs臭氧氧化高级氧化羟基自由基TheozoneoxidationandadvancedoxidationtechnologyofPPCPsinthewaterenvironmentChenJiabin,ZhouXuefei,ZhangYalei(KeyLaboratoryofYangtzeRiverWaterEnvironment,MinistryofEducation,CollegeofEnvironmentalScienceandEngineering,TongjiUniversity,Shanghai200092,China)Abstract:Pharmaceuticalsandpersonalcareproducts(PPCPs)areanewtypeoforganicmicro2pollutantsconcernedintherecentdecade.Theirimpactonhumanhealthandecologicalenvironmentsafetyreceivesmoreandmoreconcerns.Theconventionalwaterandwastewatertreatmenttechnologycan’tremovethePPCPseffectively,soitisnecessarytoadoptozonation,advancedoxidationforadvancedtreatment.Ozoneisaselectiveoxidant,itsreactionwithPPCPsisinfluencedbytheelectricalcharacteristicsofPPCPsandthepHofsolution.Theoxidbillityofhydroxylradicalissrong,whichisgeneratedbytheadvancedoxidationsuchasO3/H2O2、UV/H2O2、UV/TiO2、Fentonandphoto2Fenton.ThereisnoselectivitywhenhydroxylradicalreactswithPPCPs.Theadoptionofadvancedtreatmenthassomelimitation,andthecombinationofthesameordifferenttechnologycanachievehigherremovalefficiency.Keywords:PPCPs;Ozoneoxidation;Advancedoxidation;Hydroxylradical0前言近年来,药物和个人护理品(PPCPs)在水环境教育部新世纪优秀人才支持计划项目(NCET20720627),国家科技支撑计划资助项目(6BB,6BB)。中存在的报道越来越多,PPCPs在环境中的污染正引起环境工作者的关注[1]。由于传统污水处理工艺对PPCPs的去除能力有限,如何提高PPCPs去除效率成为科学家研究的一个重要方向。臭氧在饮用水消毒和氧化处理中是广泛使用的ol.20098200AJ0810200AJ0801©6给水排水V35增刊氧化剂,常用来消毒、脱色、除味、去除污染物[2,3],由于其氧化能力强,对PPCPs的去除受到关注。高级氧化技术(AOPs)是以羟基自由基·OH为主的氧化剂与有机物的反应。·OH是氧化能力仅次于氟的氧化剂,速率常数可达到106～109mol/(L·s),且跟PPCPs的反应没有选择性。常见的高级氧化技术有O3/H2O2、UV/H2O2、UV/TiO2、芬顿和光芬顿氧化等[4]。高级氧化能使水体中大部分有机物几乎完全矿化,或产生危害更小、易于生物降解的降解产物,同时能有效适应不稳定流量,因此高级氧化可用于生物预处理,能有效改善后续生化反应。但是当水体中含大量有机物时,需要高浓度的氧化剂才