臭氧/Hp-β-環(huán)糊精包絡(luò)物對水中藥品和個人護理用品的去除效果

 

        藥品及個人護理用品( pharmaceutical andpersonal care products，PPCPs) ，是一類外源性化學(xué)物質(zhì)，通過人或動物代謝產(chǎn)物及個人護理用品的使用進入水環(huán)境，在1999 年被美國環(huán)境保護總署定義為統(tǒng)一的一類化學(xué)品。PPCPs 進入環(huán)境后，部分可被生物降解，其他即使經(jīng)過污水處理廠處理，也很難去除。目前PPCPs 一般采用氧化法、沙濾法、活性污泥法以及膜分離法去除，其他的諸如人工濕地降解，膜分離技術(shù)等，也有少量應(yīng)用。

        臭氧具有強氧化性，且臭氧氧化有機物后生成較少的消毒副產(chǎn)物( disinfection byproducts，DBPs) ，此外臭氧分解后產(chǎn)生的自由基是氧化能力更強的氧化劑，因此臭氧已被多國研究人員用于處理水中的PPCPs。臭氧雖然氧化力強，但是易分解，會迅速與周圍一切可反應(yīng)的有機物反應(yīng)，且衰減產(chǎn)物羥基自由基的氧化無選擇性，這種不可持續(xù)氧化的特點限制了臭氧去除水中PPCPs 的應(yīng)用。環(huán)糊精是一種從淀粉中提取的多葡萄糖單元的超分子有機物，具有內(nèi)疏水外親水的腔體結(jié)構(gòu)，可以包絡(luò)多種無機物和有機物，形成主－ 客體包絡(luò)物。Lindsey等在芬頓氧化體系中引入β-環(huán)糊精，以增強其對難溶性有機物的去除效率?？岛┑葘?beta;-環(huán)糊精用于包埋零價鐵去除Cd2 +。實驗選用β-環(huán)糊精的衍生物———羥丙基( Hp) -β-環(huán)糊精( 2-hydroxypropyl-β-cyclodextrin) 作為載體，利用其具有腔體結(jié)構(gòu)，能包絡(luò)臭氧分子形成包絡(luò)物和良好的水溶性特點，使得臭氧不會迅速與周圍物質(zhì)反應(yīng)，延長臭氧衰減時間，克服臭氧不能持續(xù)氧化的缺點。實驗介紹了臭氧/Hp-β-環(huán)糊精包絡(luò)物溶液的制備方法，研究了臭氧/Hp-β-環(huán)糊精包絡(luò)物氧化特性，并將該包絡(luò)物溶液用于處理二級出水中添加的10 種PPCPs，分析了處理效果和影響臭氧/Hp-β-環(huán)糊精包絡(luò)物氧化性能的因素。

 

結(jié)論

1) 經(jīng)臭氧化后的Hp-β-環(huán)糊精溶液，具有持續(xù)的氧化能力，這種環(huán)糊精包絡(luò)臭氧氧化的方法，可以延長臭氧的衰減時間。

2) 臭氧化量和Hp-β-環(huán)糊精的濃度是影響臭氧/Hp-β-環(huán)糊精氧化能力大小的重要因素，臭氧/Hp-β-環(huán)糊精氧化能力隨臭氧化量和Hp-β-環(huán)糊精的濃度的增大而增加，直至達到飽和。

3) 將6 mg 的臭氧通入至0. 7 g /L 的Hp-β-環(huán)糊精溶液形成的臭氧/Hp-β-環(huán)糊精包絡(luò)物，對二級出水中添加的10 種PPCPs 均可有效去除，具有較強的氧化能力，其去除效果受PPCPs 分子結(jié)構(gòu)影響。

 

王濤1 彭道平1 李云禎2 白楊1 賀玉龍1 黃濤1

( 1. 西南交通大學(xué)地球科學(xué)與環(huán)境工程學(xué)院，成都611765; 2 四川省環(huán)境保護科學(xué)研究院，成都610041)