《药物及个人护理品类污染物处理技术发展探究【5300字】》

药物及个人护理品类污染物处理技术发展探究目录TOC\o"1-2"\h\u65341.PPCPs处理技术研究现状 2317221.1生物降解技术 2227731.2活性炭吸附法 27351.3膜分离法 363901.4高级氧化技术 3221132.二维异质结光电催化材料的研究现状 4116443.结论 637794.建议 6146154.1实现PPCPs类污染物风险评估和管理 625134.2研究新型环保材料代替PPCPs类污染物 6148344.3减少PPCPs类污染物的使用 7200504.4研究新型PPCPs类污染物的处理方法 7摘要：PPCPs类污染物是近年来在环保领域引发普遍关注的一种新型污染物，PPCPs就是药物及个人护理品，PPCPs具有较强的生物活性、旋光性和极性，并且一般以微量的形式存在于水体之中，因此造成了PPCPs在水中极难处理的特性，一般经过污水处理厂之后仍旧排入水环境之中，这些含有PPCPs污染物的地下水和地表水极有可能成为我们的饮用水源，对我们的身体健康造成危害。PPCPs虽然半衰期短，但由于人们的持续使用导致其在环境中的含量迟迟不见降低，造成“伪持续性”这一现象。对于PPCPs类污染物，现在存在多种处理方式，其中有生物处理、膜过滤与活性炭吸附、高级氧化技术、电化学处理等。关键词：PPCPs、光电催化、环境污染前言：随着我们经济的快速发展，我们的环保意识也日益增强，环境中的微污染物也开始无法逃离人们的视线。PPCPs即药品与个人护品，一种新型的污染物，也是对环境和生物具有潜在威胁的一类污染物的概称，它具有生物活性、极性和旋光性，而且难挥发。PPCPs虽然寿命短、浓度低，但由于持续输入环境，在环境中的残留浓度不减反增，并逐渐显现出生态毒性，对人类也具有潜在的生态风险[1]。最近几年，由于各种检测设备的不断更新与发展，PPCPs在水环境中不断被检出，已经让我们不得不去正视它。长江中下游的流域PPCPs的污染来源、污染监测及污染控制等方面由陈月等[2]进行了阐述，并检测出多种PPCPs，尤以抗生素为主。近年来，PPCPs类污染物在国内开始引起了越来越多的视线，而国外对于PPCPs的已经有了一定的研究，相对于国内的刚刚起步，我们对待这种新型污染物的重视程度有待加强，在未来的一段时间内，如何防治PPCPs对环境的污染必将成为我们的一大难题。PPCPs处理技术研究现状目前对于水环境的处理，绝大多数采取的都是微生物处理法，这种处理方式并非针对PPCPs类污染物，所以PPCPs类污染物并不能靠这种传统的处理方式来解决。因此，对于水环境来说，除了常规的处理方式，我们还要研究专门针对PPCPs类污染物的水处理技术。在国外，人们已经展开了这方面的研究，现在PPCPs类污染物的处理技术主要有生物降解技术，活性炭吸附法，膜吸附法和高级氧化技术。1.1生物降解技术利用微生物的吸附代谢作用降解水中PPCPs是当前污水处理厂的主要工艺，其代表工艺有A2/O、SBR、氧化沟、MBR等。但PPCPs属于微污染物，在污水中的含量极低，限制了其降解速率，传统的生物降解技术对不同的PPCPs的去除率也有所不同，而且普遍较低[3]。由于PPCPs的种类较多，大多数生物降解只能针对其极少数的类别，没有找到可以针对所有PPCPs污染物的微生物。所以，生物降解技术对于PPCPs类污染物的降解效果并不稳定，很容易造成大部分的PPCPs类污染物直接被排入水体之中。1.2活性炭吸附法活性炭吸附是一种在工业上广泛运用的处理技术，活性炭有两种形式，一种为粉末活性炭，一种为颗粒活性炭，粉末活性炭接触面积更大，对于应急处理和微污染水的预处理作用比较明显，颗粒活性炭主要用于深度处理，去除微污染的有毒有害物质。活性炭吸附对于PPCPs类污染物的处理效果十分不错，活性炭吸附PPCPs类污染物主要依靠的是吸附剂与吸附质之间的疏水性作用。乔铁军对污水中8种典型药物PPCPs(林肯霉素、磺胺甲恶唑、泰妙菌素、氧苄胺嘧啶、安替比林、氨糖美辛、达舒平、舒必利）的活性炭吸附行为和机理的研究发现，除了对泰妙菌素的去除率为85%之外，其对于典型药物残留的去除率均大于95%[4]。但是活性炭吸附技术的成本较大，而且其吸附能力和速度与活性炭结构、污染物浓度、污水温度相关，从而导致其苛刻的吸附条件。1.3膜分离法膜分离法是一种对于PPCPs类污染物处理极为有效的一种方式。膜分离的主要原理是疏水性吸附、疏水性吸附和空间位阻排斥[5]。膜处理技术主要分为微滤、超滤、纳滤和反渗透。微滤和超滤的分离膜孔径较大，对于水中的微生物和颗粒物质有较好的截留效果，但不能对PPCPs类污染物进行有效截留[6]。纳滤对于水环境中的微污染物可以进行大部分的截留，反渗透可以对水环境中近乎所有的微污染物进行截留，当然，反渗透与纳滤对于能量的需求也较大。虽然膜分离法的效果很好，但是滤膜的价格较高且重复使用率低，而且其分离过程的成本也高，所以膜分离法一般很少用于废水的处理。膜分离法和活性炭吸附法虽然都能有效处理水环境中的PPCPs类污染物，但是膜分离法和活性炭吸附法并不是对PPCPs类污染物进行降解，只是将其从水环境中转移到了吸附剂或者膜组件上，并且需要进行二次处理，有一定风险造成会造成二次污染。而且需要及时更换吸附剂和膜片，对于成本要求大，所以很少被运用于水环境的处理。1.4高级氧化技术高级氧化技术是一种全新高效的PPCPs类污染物处理技术，可用于污水处理设施的深度处理，其主要是通过产生具有强氧化性的羟基自由基（·OH）将大分子难降解的PPCPs类污染物氧化成无害的无机物（H2O和CO2）。常见的高级氧化技术主要有臭氧氧化法、光催化氧化法、芬顿氧化、辐照分解。臭氧氧化法主要通过直接氧化和间接氧化来将大分子PPCPs氧化分解成小分子有机物和无机物，臭氧在不同酸碱度的介质中，其反应不同，在酸性条件下其一般直接与污染物反应，在碱性条件下一般产生羟基自由基和污染物进行氧化反应将有机污染物氧化分解成小分子有机物和CO2。臭氧还有除臭和杀菌功能，且可以在空气中进行自分解，不会造成二次污染。光催化氧化可以分为直接氧化和间接氧化，直接氧化有三种途径，第一种是有机污染物首先发生光致异构，随后降解，第二张是光照条件下水中产生活性氧物种对污染物进行氧化降解，第三中是自敏化光解，就是污染物吸收光子后产生ROS，继而发生降解。间接氧化是指TiO2在紫外线辐射作用下产生光电子将污染物还原或氧化。芬顿氧化的原理是H2O2在金属催化剂的作用下产生能氧化降解有机物的自由基，其最常见的金属催化剂是亚铁离子[7]。对比其他的氧化法，芬顿法操作更为简便、设备更为简单，但是，传统的芬顿法依旧有许多问题，列如H2O2的利用率低、反应要求的PH值在2-4之间、结束后还需要将水中的铁离子分离出来，后续的处理较为麻烦。二维异质结光电催化材料的研究现状由于世界范围内对于PPCPs类污染物污染物的重视对于二维MoS2的异质结光电催化材料的研究也成为世界材料研究的重点。张克难[8]在2016年针对二维MoS2的异质结光电催化材料进行了相应的研究，对于二维MoS2的异质结光电催化材料的使用进行了充分的分析。研究结果表明：由于社会科学的发展对于二维MoS2的异质结光电催化材料的研和使用越来越广泛，二维MoS2的异质结光电催化材料作为新型材料，在电子产业方面发展有着巨大的潜力。利用电子金属硫化物原理可以有效的对于二维MoS2的异质结光电催化材料进行制备，而且制备的材料其稳定性极强，对于材料的使用有着极大的优势。孙保亮在2017年针对二维MoS2的异质结光电催化材料也进行了相应的研究分析[9]。研究结果表明：传统的光电材料存在明显的不足，对于能源的消耗大，而且存在一定的危险性，二维MoS2的异质结光电催化材料的研究对于这以问题的解决有着极大的帮助。二维MoS2的异质结光电催化材料具有极强的稳定性，而且其限度性质及其稳定，一般情况下不会发生危险的反映，对于安全保护有着既有有利的因素。李喜宝在2018年针对二维MoS2的异质结光电催化材料的构建和探索进行了相应的研究[10]。研究分析的结果显示：我国对于新型材料的需求量不断加大，对于新型材料的使用也越来越广泛，特别是航天科技领域的进步，为我国科学发展带来了极大的压力。二维MoS2的异质结光电催化材料的研究，可以有效的使用在多种高科技领域，对于化学材料的发展作出了极大的贡献，为世界科学的发展奠定了基础。除了国内人员的研究，国外也有许多科学人员那对于二维MoS2的异质结光电催化材料进行了相应的研究。KamalKumar在2018年针对二维MoS2的异质结光电催化材料进行了相应的研究[11]。研究显示：二维MoS2的异质结光电催化材料化学分子结构相对稳定，而且在分子材料方面存在及其特殊的性质，对于PPCPs类污染物的处理有着极大的帮助，对于PPCPs类污染物的研究还需要更一步的研究。Paul,K.在2018年针对二维MoS2的异质结光电催化材料也进行了相应的研究[12]。研究了二维MoS2的异质结光电催化材料的使用,研究表明：二维MoS2的异质结光电催化材料范围机关，在未来医学发展领域，生态环境工处理领域，航天科技领域都有着极高的使用价值，对于其相对的物力性质和化学性质还需要进行进一步的研究和分析。针对二维MoS2的异质结光电催化材料最新的研究是Monireh2019年对于其作用在PPCPs类污染物方向的研究[13]。研究结果表明：PPCPs类污染物对于世界的生态环境造成了严重的破坏，特别是随着这几年医疗技术的发展对于各种抗生素类的药物使用越来越频繁对于世界环境的危害也越来越大，严重影响到了人类的生存为了保证人类生活的环境必须研究新型材料对于PPCPs类污染物进行相应的处理，研究结果显示，二维MoS2的异质结光电催化材料针对PPCPs类污染物的处理有着良好的效果，对于PPCPs类污染物的处理，利用二维MoS2的异质结光电催化材料针可以将其进行完全的分解，对于自然环境不会造成严重的破坏，对于生态不会造成严重影响，是保证环境发展的优质材料。通过查阅相关的文献可知，对于二维MoS2的异质结光电催化材料已经成为世界科学家研究的重点，相信通过世界各国科学家的努力，二维MoS2的异质结光电催化材料的使用将有一个更好的发展前景。结论针对PPCPs类污染物，国家的重视程度越来越高，对于其处理方式的研究也越来越深入，通过文献的研究分析发现，现有的PPCPs类污染物处理方法主要包括生物降解法，活性炭吸附法，膜分离法和利用高分子氧化技术。这些技术对于PPCPs类污染物的处理有着一定的效果，但是在根本上还难以解决相关的问题，导致PPCPs类污染物对于生态环境的破坏持续加重。为了有效的对环境进行保护，我国科学家对于PPCPs类污染物的处理作出了大量的研究分析，通过相应的研究发现利用二维MoS2的异质结光电催化材料可以有效的处理PPCPs类污染物。为了针对处理的方法和过程进行相应的研究分析，本次论文对二维异质结光电催化材料的制备和处理PPCPs类污染物进行了相应的分析。建议为了有效的保护生态环境，保证人类的生存和发展，对于PPCPs类污染物应该进行合理的控制和完善的处理，从而防止PPCPs类污染物对生态环境造成严重的破坏。为了防止PPCPs类污染物的污染，对于PPCPs类物质的研发，使用和处理提出相应的建议。4.1实现PPCPs类污染物风险评估和管理对于PPCPs类进行全面的风险评估，针对高风险的PPCPs类物质生产进行相应的管理和控制，减少高风险PPCPs类化合物的生产。针对生产PPCPs类化合物的企业进行严格的管控，防止PPCPs类生产企业对于相应的化学物质进行随意的排放，从而造成环境的污染和破坏。实现PPCPs类污染物风险评估和管理是从源头对PPCPs类污染物进行管控的最佳方法。4.2研究新型环保材料代替PPCPs类污染物PPCPs类污染物一般是指药物及个人护理品，对于药物的研究一直是科学研究的重点。化学药物研究对于人类解决疾病问题有着巨大的帮助，特别是抗生素了药物，对于疾病的治疗起着十分重要的作用。但是在药物使用的同时对于生态环境也造成了严重的破坏。为了保护生态环境，走可持续发展的道理，在药物研究时应该注意研发新型的环保类药物，研究新型药物技能有效的解决多种疾病，对于减少PPCPs类污染物也有着极大的帮助。针对个人护理用品，更容易被取代和研究，利用现代科技减少PPCPs类个人护理品的使用，从而起到良好的环境保护作用。4.3减少PPCPs类污染物的使用PPCPs类污染物一般是指药物及个人护理品，这些药物和个人护理品部分是可以被其他类物品说取代的。在药物使用方面，医院针对PPCPs类进行合理的控制和使用，减少PPCPs类药物的使用，从而加强对于生态环境的保护。对于个人护理用品，日常生活当中应该大力提倡可以自然分解的护理用品，减少PPCPs类护理用品的使用，从而起到对环境保护的作用。4.4研究新型PPCPs类污染物的处理方法现如今的PPCPs类污染物的处理方法，可以有效的处理部分的PPCPs类污染物，但是对于并不能有效的全面处理PPCPs类污染物，导致PPCPs类污染物污染问题一直没有得到有效的解决。针对PPCPs类污染物的处理方法，进行研究可以有效的减少PPCPs类污染物对于生态环境的污染。就如同二维MoS2的异质结光电催化材料就可以有效的处理PPCPs类污染物，针对新型材料的研究和开发，是处理PPCPs类污染物的研究重点。参考文献：安靖、周启星.药品及个人护理用品（PPCPs）的污染来源、环境残留及生态毒性[J].生态学杂志，2009,28（9）：1878-1890.陈月，王风贺，陆建刚，等.长江流域药品和个人护理用品污染状况的研究进展[J].工业水处理，2016,36（7）：11-15Kasprzyk-HordernB,DinsdaleRM,GuwyAJ.Theremovalofpharmaceuticals,personalcareproducts,endocrinedisruptorsandillicitdrugsduringwastewatertreatmentanditsimpactonthequalityofreceivingwaters[J].WaterResearch,2009,43(2):363-380乔铁军，活性炭超滤复合工艺去除水中典型PPCPs的效能与机理[D]，清华大学，2011.马向伟，崔永壮，孙乐持，污水中药品与个人护理品的去除技术[J]•山西建筑，2014,40(7):128〜129.周雪飞，陈家斌，张亚雷，膜处理和活性炭吸附去除水环境中的PPCPs[J].给水排水,2009,35(增刊）：81〜84.徐乐瑾，非均项类Fenton氧化法降解氯酚类有机污染物[D].北京：清华大学，2012.张克难.二硫化钼二维材料及其异质结的制备和光电特性研究[J].Diss.2016.李喜宝等."新型二维异质结光催化材料的构建及探索[J]."2018第二届全国光催