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非離子表面活性劑，主要應用于工業(yè)(紡織、塑料、造紙等)，農(nóng)業(yè)和日常生活(家用洗滌)中，其結構式如圖1-1所示。^^x-(OCH2^CH2)n-OH圖1-1王基酚聚氧乙烯魅結構式(NonylphenolPolyethoxylatesNPnEO)作為一種常見的環(huán)境激素，壬基酚聚氧乙烯醚具有內分泌干擾作用，在市政污水中的質量濃度可高達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，而且壬基酚的雌激素活性遠強于其母體壬基酚聚氧乙烯醚，其中在壬基對位存在取代基的4-壬基酚的內分泌干擾作用要強于間位和鄰位取代物。Harries等研究發(fā)現(xiàn)，水中壬基酚質量濃度達到10pg/L時，虹鱒魚會出現(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研究的重點，一是因為隨著環(huán)境科學的發(fā)展，人們越來越認識到其降解產(chǎn)物的危害性；其次，相關研究領域的發(fā)展以及檢測手段的不斷提高使徹底認識其降解途徑成為可能。降解NPE0的方法有很多，主要分為物理化學方法和生物方法。物理化學方法主要有物化吸附法、化學氧化法和光降解，但生物降解仍然是其去除的一個最重要的途徑。2.1物化吸附物化吸附是將有機物污染物從水中轉移到吸附劑中加以去除，它只是能把污染物從一種環(huán)境介質轉移到另一種環(huán)境介質，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?、有機蒙脫土和樹脂等，以及近十年來發(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、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0.20mm的濾膜）制成的有機蒙脫土吸附NP時發(fā)現(xiàn)，10min內1mg的有機蒙脫土可以吸附約0.1mg的NP分子，吸附率幾乎達到100%。鄭思寧等研究表明，在適宜條件下，膨脹石墨對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化學氧化化學氧化方法去除水中有機物的原理主要是利用一些氧化性很強的物質或基團與水中有機物進行破壞性反應從而達到去除有機物的目的，當前研究的去除NPEO的化學氧化方法主要有電化學方法和臭氧氧化法。對NP的電化學氧化上要是指通過電化學氧化反應使NP降解，然后通過酚基的二聚作用，或者自由基與基質或由酚基產(chǎn)生的氧化基質的多步增長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反應和臭氧/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內均能完全去除NP，聯(lián)合氧化方式在4min內即能達到96%的去除率，而單獨臭氧分子氧化需要12min。臭氧含量不同時，NP的降解速率也不同，臭氧濃度越高，降解也越快，且氧化過程中有小分子羧酸類物質生成。2.3光降解光降解是某些有機污染物降解的重要途徑，多種有機污染物在上壤和水溶液有很高的光降解效率。在到達地表的紫外光中，絕大部分為中波和長波紫外光，它們對環(huán)境中何機污染物光降解的貢獻不容忽視。目前已經(jīng)有很多相關光降解或光催化降解NPnEO的研究和報道。高峰等研究了二氧化鈦膜催化降解水中NP,結果表明，鍍3層膜，PH為5.0?6.0,光照距離為9cm,光照時間為60min的條件下，NP初始濃度為l00ug/L時降解率達80%以上。辛穎等的實驗研究中表明，NPnEO在長波紫外光（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研究比較多的一種方法，土壤、活性污泥以及生物膜都能對NPnEO類污染物質具有一定的生物降解作用，因為微生物降解具有成本低、易操作和較高的去除效率等特點，因此在NPnEO類污染物處理方面的研究中占有相當重要的位置。NPnEO及其降解產(chǎn)物的生物降解研究主要考察該類表面活性劑被微生物分解的過程和分解的程度，污水系統(tǒng)、污泥、土壤以及天然水體等豆可以作為該類表面活性劑的生物降解環(huán)境，通過模擬某種環(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)物臭氧氧化研究進展隨著全球人口的急劇增長和工業(yè)的快速發(fā)展，大量難生物降解的有機物（如NPEOs）得以產(chǎn)生并進入環(huán)境中，極大地威脅著全球的生態(tài)平衡和人類健康。面對這些壓力，科研工作者們近20年來大力發(fā)展各種高級氧化過程（AOP），以尋求解決這些問題，包括凈化飲用水、工業(yè)廢水、地下水和垃圾填埋場滲濾液等。近些年來，以O3如作為主要氧化劑的高級氧化過程（聯(lián)合UV，H2O2，F(xiàn)e3+，催化劑等）得到了快速發(fā)展。臭氧作為一種強氧化劑，已經(jīng)在飲用水和廢水凈化上得到了廣泛能應用，研究者們也對臭氧同各種有機物的氧化降解機理進行了廣泛深入的研究。臭氧同污染物的反應機理包括直接反應（臭氧同有機物直接反應）和間接反應（臭氧分解產(chǎn)生-OH，-OH同有機物進行氧化反應）。O3的直接反應具有較強的選擇性，一般是進攻具有雙鍵的有機物；O3的間接反應不具有