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水体中PPCPs的光降解特性研究
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得分:_______
课程论文
2008~2009学年第二学期
课程名称:有机污染化学
课程号:23339
论文题目:水体中PPCPs的光降解特性研究
学科专业:环境工程
学号:XX
姓名:XX
任课教师:XX
二○○九年五月
水体中PPCPs的光降解特性研究
摘要:
地表水中PPCPs的降解特性通常是在紫外光线照射下研究的,使用紫外灯1发射出254nm波长的紫外光以及纯水中紫外灯2发射出254nm和185nm波长的紫外线研究检测出30种PPCPs的降解特性。紫外灯1和紫外灯2对这30种物质的光降解速率分别为从3%(茶碱)到100%(双氯芬酸)和15%(克拉霉素)到100%(双氯芬酸)。这一研究结果表明紫外灯2通过照射光解水分子产生OH自由基,使得其对PPCPs的降解比紫外灯1更有效。我们可以假定新诺明(磺胺甲恶唑)、磺胺间甲氧嘧啶、磺胺地托辛、磺胺二甲嘧啶等所有的PPCPs包括新诺明在内的光降解速率,是由在紫外灯1的照射下导致化学键的断裂决定的,这些化学键包括-SO2-和他的侧链基团、C-S键和N-H键等。一些带有酰胺基的PPCPs在紫外灯1的照射下是非常稳定的,比如环磷酰胺和避蚊胺(DEET)。我们应该考虑使用一些高级氧化法(AOPs)如UV/H2O2或者UV/O3来更有效地去除这类物质(PPCPs)。
关键词:
药品和个人护理用品(PPCPs)、药品、紫外、真空紫外、
气质联用色谱、光降解
以上30中PPCPs主要是一些镇痛剂、心肌梗塞药物、抗生素、止痒药、抗肿瘤药物、杀虫剂、驱寄生虫药物、NMAD等药物。其中大部分可以在日本的河流水体和污水处理厂出水中检测到。30种PPCPs中有28种是可以在日本光和公司成产出产品中检测到。当然左氧氟沙星(丙烯酰胺)和头孢拉定两种药物除外。PPCPs在4℃水中溶解度低,且残留量小,所以用甲醇或者丙酮作为试剂配制PPCPs溶液,其浓度范围为100—1000mg/L。这些PPCPs的分子量从151.165(对乙酰氨基酚)到747.964(克拉霉素);辛醇/水分配系数(Kow)从-1.30(四环素)到5.12(甲灭酸);pKas从1.40(安替比林)到9.42(心得安)。为了准确测定这30中PPCPs的光降解能力的大小,测试用水是由NissoShojiCo有限公司生产的超纯水(PW),要求其中PPCPs的平均浓度低于50ug/L。
在配制测试水样时,取每种储备液2.2ml到一个300ml的烧瓶中。储备液中的甲醇和丙酮在37℃使用氮气吹脱(氮气流量3-4L/min),可以防止PPCPs吸收紫外能量,影响紫外处理时的PPCPs的去除效果。经过吹脱后烧瓶中剩下PPCPs,向烧瓶中加入适量的超纯水,使烧瓶中的30中PPCPs溶解,并用磁力搅拌器搅拌混匀。溶液至少要连续搅拌12h,使PPCPs能充分溶于水。搅拌过后,用0.45um的滤膜过滤溶液,去除其中不溶的部分。滤液用超纯水定容到22L;pH用0.1M的磷酸氢二钾—磷酸二氢钠磷酸盐缓冲溶液调到7.0。最后,在实验过程中将1LPPCPs溶液与21L水混合用作测试水。测试水样中30中种PPCPs的初始浓度范围从5ug/L(克伦特罗)到137ug/L(氧四环素)。
2.2、试验条件
紫外处理是在一个内径30cm、高1087mm的圆形不锈钢反应器中进行。每次实验过程中,在反应器上部用搅拌器连续不断地搅拌(转速300rpm)。反应器中放入紫外灯,并用石英循环冷却外套将其与测试水样隔开。反应器外用水循环泵使冷却水循环确保反应器内的温度保持在20℃。实验使用两种紫外灯,分别是8瓦的紫外波长254nm的紫外汞灯1和10瓦的紫外波长254nm、185nm的紫外汞灯2,紫外灯1和灯2的照射强度分别为0.384和0.388mW/cm2。
在水处理中,使用广泛的是波长在254nm的紫外灯。一般来说,这是由于紫外波长小于200nm(如185nm)能够光解水,并产生OH自由基和H离子形式。而当用紫外光照射水时,就是光解水产生的OH自由基氧化水体中的有机物。为了确定30种PPCPs的去除效率,实验使用上面提到的2种紫外灯照射含30种PPCPs的测试水样。
2.3、PPCPs的定量
实验采用LC/MS/MS同时测量30种PPCPs的含量。液相采用AllianceWater公司生产的高效液相色谱仪,MS/MS使用Quattro的API串联质谱仪。LC/MS/MS控制系统和数据处理系统是由Waters公司设计的
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