摘要
近年来，水环境中的药物和个人护理产品(PPCPs)作为一类新兴有机污染物，在污水处理厂的进水和出水口以及各种天然水体中被频繁检出，受到人们的广泛关注。萘普生(NAP)是一种常用的非甾体类解热镇痛药，也是水环境中检出频率最高的PPCPs之一，在环境中难以被微生物分解、易于通过食物链在生物体内逐渐累积，对人类健康与生态环境造成潜在的威胁。然而，目前常规水处理技术对NAP的降解效果并不理想，因此，寻求一种快速、绿色、高效的降解NAP等PPCPs的水处理技术，对于生态环境及人类健康有着重要意义。 高级氧化技术(AOPs)因其氧化能力强、反应速度快、选择性小以及降解效率高等优点并被证明是降解难降解有机污染物的有效方法。本文选择零价铁(ZVI)活化过硫酸钾(PS)的高级氧化技术氧化降解水中的NAP，研究NAP在ZVI/PS氧化体系中的降解动力学模型，围绕不同影响因素以及水体背景成分对ZVI/PS氧化降解NAP的效能展开一系列研究，通过动力学模型探究氧化体系中的各种活性物质对NAP降解的贡献，探究了NAP在ZVI/PS氧化体系中的降解产物以及反应机理，为ZVI/PS高级氧化技术氧化降解NAP等有机物污染物的应用提供理论依据和全面评价。 对比实验结果表明，ZVI/PS氧化体系可以有效地降解水中的NAP，NAP去除率为93.5％，较Fe2+/PS氧化体系提高了33.4％，且NAP在ZVI/PS氧化体系中的降解符合假一级动力学模型。实验结果表明:溶液pH对NAP降解效率影响显著，表观反应速率常数（kobs）随溶液初始pH(3.0～11.0)的升高而降低;增加PS的浓度(100～500μM)可提高ZVI/PS氧化体系对NAP的降解效率;kobs值随着ZVI投加量(0.25～1.50mM)的增大而增大;提高目标污染物NAP的浓度(5～25μM)，导致ZVI/PS氧化体系中NAP降解速率的降低。此外，水体背景成分同样影响着NAP的降解，HCO3-、NO3-以及天然有机物(NOM)的存在会抑制NAP的降解，且抑制作用随背景成分浓度的增大而增大，然而Cl-的存在对NAP的降解稍有促进作用，但促进效果并不明显。氯化铵的加入能够显著提高ZVI/PS氧化体系在中性及碱性条件下对NAP的去除效果。与无氨工艺对比，ZVI/PS体系对NAP的去除率可从23.1％(pH7)和18.1％(pH9)分别提高到100％、36.6％，拓宽了该体系的有效pH适用范围，而且氯化铵加强了ZVI/PS氧化体系抗背景成分冲击的能力。 最后，研究了ZVI/PS体系氧化降解水中NAP的机理。淬灭实验与电子自旋共振光谱(ESR)研究证实ZVI/PS体系中主要活性物质是SO4·-和HO·;利用竞争动力学的方法测定了NAP与SO4·-和HO·的二级反应速率常数分别为(5.64±0.73)×109M-1s-1、(9.05±0.51)×109M-1s-1;此外，通过液相色谱质谱联用技术(UPLC-QTOF-MS/MS)技术检测到9种NAP降解的氧化分解产物，经分析提出NAP在ZVI/PS体系中的降解路径，降解过程中主要包括羟基化、脱甲氧基化、脱羧作用、碳碳双键氧化断裂、单键断裂以及分子内聚合脱水等多种作用。
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