摘要
原水和饮用水中内分泌干扰物(EDCs)对人体健康和水质安全构成巨大威胁。本文进行了颗粒活性炭(GAC)对邻苯二甲酸二甲酯(DMP)静态和动态吸附性能研究，首次应用Yoon-Nelson模型考察了DMP在GAC柱中的穿透特性，并进行了解吸研究；在采用预氯化消毒工艺对水中几种典型EDCs去除效果比较的基础上，详细考察了预氯化消毒工艺去除4-叔丁基苯酚(4-TBP)、双酚A(BPA)和莠灭净(Ametryn)的反应机理、动力学特征和影响因素，首次计算出各个基元反应的速率常数，并对4-TBP的降解产物进行定性分析。研究发现，Freundlich和Langmuir模型可以较好的拟合GAC吸附DMP的等温线。GAC对DMP有较高的吸附容量，小粒径的GAC对DMP的静态和动态吸附容量均大于较大颗粒，而动态和静态吸附容量相差不大。Yoon-Nelson模型能很好地拟合不同条件下DMP在GAC柱中的穿透曲线，DMP在GAC柱中的穿透特性受进水流量、GAC粒径、进水中DMP浓度和GAC炭量的影响，建立了不同影响因素下的穿透动力模型。通过对饮用水预氯化消毒工艺去除几种典型EDCs效果的研究，发现预氯化消毒工艺能够有效去除烷基酚类(如4-TBP和BPA)和某些农药类(如Ametryn)EDCs，而不能去除DMP、DEP、阿特拉津和西玛津等EDCs。在氯化消毒工艺中4-TBP、BPA和Ametryn的降解速率大小的顺序为4-TBP＜BPA＜Ametryn。在预氯化消毒工艺中，4-TBP、BPA和Ametryn降解反应是二级动力学反应。计算出了不同pH条件下这三种EDCs在消毒工艺中二级反应动力学常数kapp。建立了三种EDCs在预氯化消毒工艺中的氯化基元反应，并求出了相应的反应速率常数。三种EDCs的降解反应符合Arrhenius定理，计算出了各自反应的活化能Ea。pH值对4-TBP、BPA和Ametryn在预氯化消毒工艺中降解速率影响较大：在pH为9.0和4.5左右时，4-TBP和BPA的氯化反应速率分别达到最大值和最小值；对于Ametryn，在酸性条件下其降解速率比在碱性条件下大。水中的有机物(腐殖酸)对4-TBP和Ametryn去除效果产生一定的影响，但影响不大。Br-、Ca2-能够促进预氯化消毒工艺对三种EDCs的去除，NH4+能够抑制去除效果，Na+不能对去除效果产生影响，而HCO3-和CO32-能够通过改变溶液的pH间接地对4-TBP和BPA的去除效果产生影响。在此基础上，建立了不同影响因素条件下的EDCs降解动力学模型。本文首次将EDCs与消毒副产物(THMs和HAAs)、生物稳定性(AOC)结合起来，研究了4-TBP的THMs和HAAs的生成潜能，发现在氯过量条件下4-TBP部分被氧化为CHCl3、DCAA和TCAA，但是4-TBP的氯化产物不能使AOC增加。本文首次对4-TBP在水中的卤代产物进行了GC-MS分析，得到4-TBP在预氯化消毒中的氯化产物为4-叔丁基-2-Cl-BP和4-2-丁基-2,6-Cl-BP，溴化产物为4-叔丁基-2-Br-BP和4-叔丁基-2,6-Br-BP。关键词：内分泌干扰物 饮用水 颗粒活性炭 消毒副产物 吸附 解吸附
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