壬基酚聚氧乙烯醚臭氧氧化

壬基酚聚氧乙烯醚臭氧氧化综述1壬基酚聚氧乙烯醚简介壬基酚聚氧乙烯醚(NonylphenolPolyethoxylatesNPnEO,n为平均聚合度)由壬基酚与环氧乙烷加合而成，具有良好的表面活性，是继脂肪醇聚氧乙烯醚之后的第二大类非离子表面活性剂，主要应用于工业(纺织、塑料、造纸等)，农业和日常生活(家用洗涤)中，其结构式如图1-1所示。^^x-(OCH2^CH2)n-OH图1-1王基酚聚氧乙烯魅结构式(NonylphenolPolyethoxylatesNPnEO)作为一种常见的环境激素，壬基酚聚氧乙烯醚具有内分泌干扰作用，在市政污水中的质量浓度可高达1300pg/L。NPnEO在污水处理厂并不能完全降解，可被代谢为短链的聚合物，如NP1EO、NP2EO以及壬基酚(NP)。研究表明，壬基酚聚氧乙烯醚及其降解产物均是环境雌激素物质，而且壬基酚的雌激素活性远强于其母体壬基酚聚氧乙烯醚，其中在壬基对位存在取代基的4-壬基酚的内分泌干扰作用要强于间位和邻位取代物。Harries等研究发现，水中壬基酚质量浓度达到10pg/L时，虹鳟鱼会出现生殖异常。因此，残留在污水处理厂出水中的NPnEO及其代谢产物对污水安全回用产生潜在威胁。2壬基酚聚氧乙烯醚及其降解产物的研究现状NPnEO的降解研究成为各国研究的重点，一是因为随着环境科学的发展，人们越来越认识到其降解产物的危害性；其次，相关研究领域的发展以及检测手段的不断提高使彻底认识其降解途径成为可能。降解NPE0的方法有很多，主要分为物理化学方法和生物方法。物理化学方法主要有物化吸附法、化学氧化法和光降解，但生物降解仍然是其去除的一个最重要的途径。2.1物化吸附物化吸附是将有机物污染物从水中转移到吸附剂中加以去除，它只是能把污染物从一种环境介质转移到另一种环境介质，而并未从环境中彻底去除。水处理中去除NPEO常用的吸附剂包括颗粒活性炭、有机蒙脱土和树脂等，以及近十年来发展的一种新型炭素材料——膨胀石墨。活性碳因其比表面积大、孔隙发达、吸附容量大、吸附性能好，广泛用于去处常规处理法难以去除的有机污染物，但该法成本较高，且效果并不够理想。Sasai等用改性蒙脱土（过0.20mm的滤膜）制成的有机蒙脱土吸附NP时发现，10min内1mg的有机蒙脱土可以吸附约0.1mg的NP分子，吸附率几乎达到100%。郑思宁等研究表明，在适宜条件下，膨胀石墨对NPEO非离子表面活性剂的吸附速率较快，最大吸附量约为259.50甘，在非离子表面活性剂处理方面显示出良好的吸附性能。2.2化学氧化化学氧化方法去除水中有机物的原理主要是利用一些氧化性很强的物质或基团与水中有机物进行破坏性反应从而达到去除有机物的目的，当前研究的去除NPEO的化学氧化方法主要有电化学方法和臭氧氧化法。对NP的电化学氧化上要是指通过电化学氧化反应使NP降解，然后通过酚基的二聚作用，或者自由基与基质或由酚基产生的氧化基质的多步增长聚合作用在电极上形成高聚合物薄膜从而去除水中的NP。臭氧氧化是常用的水处理工艺之一，臭氧氧化涉及臭氧分子的单独反应和臭氧/羟基自由基的联合氧化两种氧化方式，这两种氧化方式在l8min内均能完全去除NP，联合氧化方式在4min内即能达到96%的去除率，而单独臭氧分子氧化需要12min。臭氧含量不同时，NP的降解速率也不同，臭氧浓度越高，降解也越快，且氧化过程中有小分子羧酸类物质生成。2.3光降解光降解是某些有机污染物降解的重要途径，多种有机污染物在上壤和水溶液有很高的光降解效率。在到达地表的紫外光中，绝大部分为中波和长波紫外光，它们对环境中何机污染物光降解的贡献不容忽视。目前已经有很多相关光降解或光催化降解NPnEO的研究和报道。高峰等研究了二氧化钛膜催化降解水中NP,结果表明，镀3层膜，PH为5.0〜6.0,光照距离为9cm,光照时间为60min的条件下，NP初始浓度为l00ug/L时降解率达80%以上。辛颖等的实验研究中表明，NPnEO在长波紫外光（365nm）辐射下能获一定程度的降解，降解前后不同EO链长的NPnEO，在某些溶液（含Fe（III）或1000umol/LH2O2）中，SC-NPnEO（n=0〜2）的比例显著提高，这可能是由于在这些体系中NPnEO一定程度上遵循EO链衰减方式降解，长链NPnEO具有更高的降解速率。2.4生物降解微生物降解是近年来研究比较多的一种方法，土壤、活性污泥以及生物膜都能对NPnEO类污染物质具有一定的生物降解作用，因为微生物降解具有成本低、易操作和较高的去除效率等特点，因此在NPnEO类污染物处理方面的研究中占有相当重要的位置。NPnEO及其降解产物的生物降解研究主要考察该类表面活性剂被微生物分解的过程和分解的程度，污水系统、污泥、土壤以及天然水体等豆可以作为该类表面活性剂的生物降解环境，通过模拟某种环境条件，分析其生物降解性能。3壬基酚聚氧乙烯醚及其降解产物臭氧氧化研究进展随着全球人口的急剧增长和工业的快速发展，大量难生物降解的有机物（如NPEOs）得以产生并进入环境中，极大地威胁着全球的生态平衡和人类健康。面对这些压力，科研工作者们近20年来大力发展各种高级氧化过程（AOP），以寻求解决这些问题，包括净化饮用水、工业废水、地下水和垃圾填埋场渗滤液等。近些年来，以O3如作为主要氧化剂的高级氧化过程（联合UV，H2O2，Fe3+，催化剂等）得到了快速发展。臭氧作为一种强氧化剂，已经在饮用水和废水净化上得到了广泛能应用，研究者们也对臭氧同各种有机物的氧化降解机理进行了广泛深入的研究。臭氧同污染物的反应机理包括直接反应（臭氧同有机物直接反应）和间接反应（臭氧分解产生-OH，-OH同有机物进行氧化反应）。O3的直接反应具有较强的选择性，一般是进攻具有双键的有机物；O3的间接反应不具有