壬基酚聚氧乙烯醚臭氧氧化

壬基酚聚氧乙烯醚臭氧氧化綜述1壬基酚聚氧乙烯醚簡(jiǎn)介壬基酚聚氧乙烯醚(NonylphenolPolyethoxylatesNPnEO,n為平均聚合度)由壬基酚與環(huán)氧乙烷加合而成，具有良好的表面活性，是繼脂肪醇聚氧乙烯醚之后的第二大類(lèi)非離子表面活性劑，主要應(yīng)用于工業(yè)(紡織、塑料、造紙等)，農(nóng)業(yè)和日常生活(家用洗滌)中，其結(jié)構(gòu)式如圖1-1所示。^^x-(OCH2^CH2)n-OH圖1-1王基酚聚氧乙烯魅結(jié)構(gòu)式(NonylphenolPolyethoxylatesNPnEO)作為一種常見(jiàn)的環(huán)境激素，壬基酚聚氧乙烯醚具有內(nèi)分泌干擾作用，在市政污水中的質(zhì)量濃度可高達(dá)1300pg/L。NPnEO在污水處理廠并不能完全降解，可被代謝為短鏈的聚合物，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產(chǎn)物均是環(huán)境雌激素物質(zhì)，而且壬基酚的雌激素活性遠(yuǎn)強(qiáng)于其母體壬基酚聚氧乙烯醚，其中在壬基對(duì)位存在取代基的4-壬基酚的內(nèi)分泌干擾作用要強(qiáng)于間位和鄰位取代物。Harries等研究發(fā)現(xiàn)，水中壬基酚質(zhì)量濃度達(dá)到10pg/L時(shí)，虹鱒魚(yú)會(huì)出現(xiàn)生殖異常。因此，殘留在污水處理廠出水中的NPnEO及其代謝產(chǎn)物對(duì)污水安全回用產(chǎn)生潛在威脅。2壬基酚聚氧乙烯醚及其降解產(chǎn)物的研究現(xiàn)狀NPnEO的降解研究成為各國(guó)研究的重點(diǎn)，一是因?yàn)殡S著環(huán)境科學(xué)的發(fā)展，人們?cè)絹?lái)越認(rèn)識(shí)到其降解產(chǎn)物的危害性；其次，相關(guān)研究領(lǐng)域的發(fā)展以及檢測(cè)手段的不斷提高使徹底認(rèn)識(shí)其降解途徑成為可能。降解NPE0的方法有很多，主要分為物理化學(xué)方法和生物方法。物理化學(xué)方法主要有物化吸附法、化學(xué)氧化法和光降解，但生物降解仍然是其去除的一個(gè)最重要的途徑。2.1物化吸附物化吸附是將有機(jī)物污染物從水中轉(zhuǎn)移到吸附劑中加以去除，它只是能把污染物從一種環(huán)境介質(zhì)轉(zhuǎn)移到另一種環(huán)境介質(zhì)，而并未從環(huán)境中徹底去除。水處理中去除NPEO常用的吸附劑包括顆?；钚蕴?、有機(jī)蒙脫土和樹(shù)脂等，以及近十年來(lái)發(fā)展的一種新型炭素材料——膨脹石墨?；钚蕴家蚱浔缺砻娣e大、孔隙發(fā)達(dá)、吸附容量大、吸附性能好，廣泛用于去處常規(guī)處理法難以去除的有機(jī)污染物，但該法成本較高，且效果并不夠理想。Sasai等用改性蒙脫土（過(guò)0.20mm的濾膜）制成的有機(jī)蒙脫土吸附NP時(shí)發(fā)現(xiàn)，10min內(nèi)1mg的有機(jī)蒙脫土可以吸附約0.1mg的NP分子，吸附率幾乎達(dá)到100%。鄭思寧等研究表明，在適宜條件下，膨脹石墨對(duì)NPEO非離子表面活性劑的吸附速率較快，最大吸附量約為259.50甘，在非離子表面活性劑處理方面顯示出良好的吸附性能。2.2化學(xué)氧化化學(xué)氧化方法去除水中有機(jī)物的原理主要是利用一些氧化性很強(qiáng)的物質(zhì)或基團(tuán)與水中有機(jī)物進(jìn)行破壞性反應(yīng)從而達(dá)到去除有機(jī)物的目的，當(dāng)前研究的去除NPEO的化學(xué)氧化方法主要有電化學(xué)方法和臭氧氧化法。對(duì)NP的電化學(xué)氧化上要是指通過(guò)電化學(xué)氧化反應(yīng)使NP降解，然后通過(guò)酚基的二聚作用，或者自由基與基質(zhì)或由酚基產(chǎn)生的氧化基質(zhì)的多步增長(zhǎng)聚合作用在電極上形成高聚合物薄膜從而去除水中的NP。臭氧氧化是常用的水處理工藝之一，臭氧氧化涉及臭氧分子的單獨(dú)反應(yīng)和臭氧/羥基自由基的聯(lián)合氧化兩種氧化方式，這兩種氧化方式在l8min內(nèi)均能完全去除NP，聯(lián)合氧化方式在4min內(nèi)即能達(dá)到96%的去除率，而單獨(dú)臭氧分子氧化需要12min。臭氧含量不同時(shí)，NP的降解速率也不同，臭氧濃度越高，降解也越快，且氧化過(guò)程中有小分子羧酸類(lèi)物質(zhì)生成。2.3光降解光降解是某些有機(jī)污染物降解的重要途徑，多種有機(jī)污染物在上壤和水溶液有很高的光降解效率。在到達(dá)地表的紫外光中，絕大部分為中波和長(zhǎng)波紫外光，它們對(duì)環(huán)境中何機(jī)污染物光降解的貢獻(xiàn)不容忽視。目前已經(jīng)有很多相關(guān)光降解或光催化降解NPnEO的研究和報(bào)道。高峰等研究了二氧化鈦膜催化降解水中NP,結(jié)果表明，鍍3層膜，PH為5.0?6.0,光照距離為9cm,光照時(shí)間為60min的條件下，NP初始濃度為l00ug/L時(shí)降解率達(dá)80%以上。辛穎等的實(shí)驗(yàn)研究中表明，NPnEO在長(zhǎng)波紫外光（365nm）輻射下能獲一定程度的降解，降解前后不同EO鏈長(zhǎng)的NPnEO，在某些溶液（含F(xiàn)e（III）或1000umol/LH2O2）中，SC-NPnEO（n=0?2）的比例顯著提高，這可能是由于在這些體系中NPnEO一定程度上遵循EO鏈衰減方式降解，長(zhǎng)鏈NPnEO具有更高的降解速率。2.4生物降解微生物降解是近年來(lái)研究比較多的一種方法，土壤、活性污泥以及生物膜都能對(duì)NPnEO類(lèi)污染物質(zhì)具有一定的生物降解作用，因?yàn)槲⑸锝到饩哂谐杀镜?、易操作和較高的去除效率等特點(diǎn)，因此在NPnEO類(lèi)污染物處理方面的研究中占有相當(dāng)重要的位置。NPnEO及其降解產(chǎn)物的生物降解研究主要考察該類(lèi)表面活性劑被微生物分解的過(guò)程和分解的程度，污水系統(tǒng)、污泥、土壤以及天然水體等豆可以作為該類(lèi)表面活性劑的生物降解環(huán)境，通過(guò)模擬某種環(huán)境條件，分析其生物降解性能。3壬基酚聚氧乙烯醚及其降解產(chǎn)物臭氧氧化研究進(jìn)展隨著全球人口的急劇增長(zhǎng)和工業(yè)的快速發(fā)展，大量難生物降解的有機(jī)物（如NPEOs）得以產(chǎn)生并進(jìn)入環(huán)境中，極大地威脅著全球的生態(tài)平衡和人類(lèi)健康。面對(duì)這些壓力，科研工作者們近20年來(lái)大力發(fā)展各種高級(jí)氧化過(guò)程（AOP），以尋求解決這些問(wèn)題，包括凈化飲用水、工業(yè)廢水、地下水和垃圾填埋場(chǎng)滲濾液等。近些年來(lái)，以O(shè)3如作為主要氧化劑的高級(jí)氧化過(guò)程（聯(lián)合UV，H2O2，F(xiàn)e3+，催化劑等）得到了快速發(fā)展。臭氧作為一種強(qiáng)氧化劑，已經(jīng)在飲用水和廢水凈化上得到了廣泛能應(yīng)用，研究者們也對(duì)臭氧同各種有機(jī)物的氧化降解機(jī)理進(jìn)行了廣泛深入的研究。臭氧同污染物的反應(yīng)機(jī)理包括直接反應(yīng)（臭氧同有機(jī)物直接反應(yīng)）和間接反應(yīng)（臭氧分解產(chǎn)生-OH，-OH同有機(jī)物進(jìn)行氧化反應(yīng)）。O3的直接反應(yīng)具有較強(qiáng)的選擇性，一般是進(jìn)攻具有雙鍵的有機(jī)物；O3的間接反應(yīng)不具有