臭氧氧化降解水中雙酚A的研究

謝兆倩，劉 晨

(1.江西省贛州市環(huán)境保護局，江西 贛州 341000； 2.江西理工大學 江西省礦冶環(huán)境污染控制重點實驗室，江西 贛州 341000)

隨著科學和工業(yè)的不斷發(fā)展，人類生產(chǎn)生活和活動的頻繁，這不可避免的給人類和環(huán)境帶來了許多危害，尤其是有機物，形式多樣的化學物質(zhì)被合成，排放的有機物日益增長。雙酚A是一種重要的有機化工原料的重要衍生物，主要用于生產(chǎn)環(huán)聚類脂等多種高分子材料。也經(jīng)常用于抗氧化劑、增塑劑、防腐劑和農(nóng)藥等[1]。

近年來，關(guān)于有機物對環(huán)境造成的危害日趨嚴重，其中雙酚A可能導致內(nèi)分泌失調(diào)，威脅著胎兒和兒童的健康，全球許多國家都在致力于關(guān)于雙酚A的研究[2-4]。目前國內(nèi)對降解雙酚A等內(nèi)分泌干擾物的研究技術(shù)主要有生物降解法、吸附法、電極法，但都存在各種不足，如活性炭的吸附量與很多因素有關(guān)[5-10]。高級氧化法越來越多地用于處理有機廢水[11-13]，其中臭氧氧化因其高效、安全、無二次污染而得到研究者的重視。本文對臭氧化降解含量較高濃度的雙酚A模擬廢水進行了探索及研究，為臭氧的工業(yè)化應用及人們的生產(chǎn)生活應用提供理論依據(jù)。

1 實驗方法與內(nèi)容

1.1 雙酚A模擬染料廢水的配制

配置儲備液濃度為100 mg/L的雙酚A溶液，實驗所用模擬雙酚A廢水濃度，由蒸餾水稀釋儲備液所得。

本實驗用水均為蒸餾水，所有試劑均為分析純。

1.2 實驗方法

將一定濃度的雙酚A模擬廢水在一定條件下通入臭氧，反應一定時間后，取出過濾，利用SP-752(PC)紫外可見分光光度計，并計算模擬雙酚A廢水的去除率。

考察溶液pH值、反應時間、雙酚A初始濃度、反應溫度和臭氧量等物理化學參數(shù)，得出雙酚A的最佳處理反應條件。

1.3 染料的最佳波長的確定及標準曲線的繪制

利用SP-752(PC)紫外可見分光光度計與電腦聯(lián)機操作，進行光譜掃描，在200～500內(nèi)，不同入射波長下的不同吸光度值，找出其最吸收波長。配置相應濃度的雙酚A濃度，在最大吸收波長下，測其吸光度并記錄，擬合標準曲線，要求線性系數(shù)R達到0.9995以上。

2 實驗結(jié)果與討論

2.1 雙酚A最大吸收波長及標準曲線

雙酚A最大吸收波長為275nm，標準曲線方程為y = 0.0124x+0.0057，R2= 0.9995。

2.2 溶液pH值對臭氧降解雙酚A的影響

室溫(25±2℃)下，調(diào)節(jié)模擬雙酚A溶液(初始濃度40 mg/L)的pH值，并在其中通入臭氧(12 mg/min)，反應75min后過濾，計算雙酚A去除率，其結(jié)果如圖1所示。

由圖1可知，在酸性條件下雙酚A去除率隨著pH值的增加而升高，當pH值在6.6至12.0范圍內(nèi)，雙酚A去除率反而呈現(xiàn)下降趨勢。說明酸性條件有利于臭氧化降解溶液中雙酚A。

圖1 pH值對雙酚A去除率的影響

2.3 反應時間對臭氧降解雙酚A影響

室溫(25±2℃)下，調(diào)節(jié)模擬雙酚A溶液(初始濃度40 mg/L)的pH值至6.6，并在其中通入臭氧(12 mg/min)，反應一定時間間隔后過濾，計算雙酚A去除率，其結(jié)果如圖2所示。

圖2 反應時間對雙酚A去除率的影響

可以從圖2得出，隨著反應時間的進行，雙酚A去除率逐漸升高，至反應時間為75min時，雙酚A去除率趨于穩(wěn)定，反應繼續(xù)進行雙酚A去除率基本不變。

2.4 雙酚A初始濃度對臭氧降解雙酚A影響

室溫(25±2℃)下，調(diào)節(jié)不同初始濃度的模擬雙酚A溶液pH值至6.6，并在其中通入臭氧(12 mg/min)，反應75min后過濾，計算雙酚A去除率，其結(jié)果如圖3所示。

圖3 初始濃度對雙酚A去除率的影響

從圖3可以得出，隨著初始濃度的增加，單位濃度的雙酚A去除率呈現(xiàn)逐漸上升趨勢。那是由于：相對于雙酚A溶液初始濃度的增加，反應所需的臭氧量不足，從而導致雙酚A去除率下降。

2.5 反應溫度對臭氧降解雙酚A影響

不同反應溫度下，調(diào)節(jié)模擬雙酚A溶液(初始濃度40 mg/L)pH值至6.6，并在其中通入臭氧(12 mg/min)，反應75min后過濾，計算雙酚A去除率，其結(jié)果如圖4所示。

由圖4可以看出，雙酚A去除率隨著反應溫度的升高而呈下降趨勢，室溫(25±2)℃下雙酚A的去除率達到最大，說明臭氧降解雙酚A的過程屬于放熱反應，溫度的升高不利于該降解過程。

圖4 反應溫度對雙酚A去除率的影響

2.6 臭氧量對臭氧降解雙酚A影響

室溫(25±2)℃下，調(diào)節(jié)模擬雙酚A溶液(初始濃度40 mg/L)pH值至6.6，并在其中通入不同流量的臭氧(6～18)mg/min，反應75min后過濾，計算雙酚A去除率，其結(jié)果如圖5所示。

圖5 臭氧量對雙酚A去除率的影響

由圖5可知，雙酚A去除率隨著臭氧量的增加而增加，到12 mg/min時雙酚A去除率達到最大，繼續(xù)增加臭氧量雙酚A去除率基本保持不變，說明隨著臭氧濃度的增加，混合氣體中的臭氧分壓也會增加，所以臭氧在兩相間的傳質(zhì)推動力會增加，臭氧傳遞速率也會加快，從而加快了雙酚A的降解。臭氧濃度繼續(xù)增加時，臭氧利用效率也降低，從而導致臭氧降解雙酚A的增幅速率降低。

2.7 叔丁醇對臭氧降解雙酚A的影響

室溫(25±2)℃下，將40 mg/L的雙酚A溶液分別加入0、20 mg/L和50 mg/L的叔丁醇，pH值為6.6，臭氧流量在12 mg/min范圍內(nèi)，反應75min后過濾，計算雙酚A去除率，其結(jié)果如圖6所示。

從圖6可以看出，在一定條件下，當不加入叔丁醇直接通入臭氧時，隨著反應時間的延長雙酚A去除率呈現(xiàn)上升趨勢；而加入20 mg/L和50 mg/L的叔丁醇時，雙酚A去除率的趨勢沒有太大變化，試驗結(jié)果表明，雙酚A的降解主要是通過臭氧的直接氧化進行的。

圖6 叔丁醇對雙酚A去除率的影響

3 結(jié)論

(1)臭氧氧化降解雙酚A的最佳條件為：溫度為25℃，初始濃度為100 mg/L，pH值為6.6，臭氧投加量為12 mg/min，反應時間為75min。

(2)實驗結(jié)果顯示，叔丁醇對臭氧氧化降解雙酚A影響效果較小，說明臭氧氧化雙酚A的過程為臭氧的直接氧化。

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