供水管网内原生双金属催化双氧化体系降解氯代烃机理研究

Water polluted by chlorinated and recalcitrant compounds could satisfy drinking water standards after purification process, while water with trace CAHs could also cause threat to human health. Water with CAHs directly contacts with growth-ring during transportation in water distribution network (WDN), so it is important to investigate effective degradation methods of CAHs in WDN. Growth-ring could act as a catalyst. It is abundant and with no economic value. Therefore, it is innovated and applicable to use growth-ring to remove CAHs. This research includes: remove CAHs by bimetal catalyzed hydrogen peroxide and persulfate system based on primary metal in growth-ring in WDN; investigate mechanisms of catalytic degradation; investigate interaction effects between the system and environmental medium. The results could solve the problem of potential safety hazard caused by CAHs in WDN, providing basis for water quality security in WDN.

虽然受氯代烃污染的水体经过处理可满足国家饮用水标准，但含有微量或痕量氯代烃的水体对人类健康仍存在较大威胁。达标的出厂水在供水管网输送过程中与生长环长时间接触，探究微量或痕量氯代烃在供水管网内的有效降解方法至关重要。供水管网生长环的主要成分具有催化效应，且来源广泛，成本低廉，环境友好，充分利用生长环，对氯代烃进行降解，具有较大的创新性和理论及应用价值。本项目的研究内容包括：基于供水管网生长环原生金属元素，构建双金属双氧化体系对氯代烃进行降解；探讨双金属双氧化体系催化降解机理；研究双金属双氧化体系与管网内环境介质的交互效应。本项目的研究成果可以解决氯代烃在供水管网内的安全隐患问题，为保障供水管网水质安全提供依据。

虽然受氯代烃污染的水体经过处理可满足国家饮用水标准，但含有微量或痕量氯代烃的水体对人类健康仍存在较大威胁。达标的出厂水在供水管网输送过程中与生长环长时间接触，探究微量或痕量氯代烃在供水管网内的有效降解方法至关重要。供水管网生长环的主要成分具有催化效应，且来源广泛，成本低廉，环境友好，充分利用生长环，对氯代烃进行降解，具有较大的创新性和理论及应用价值。本项目的研究内容包括：基于供水管网生长环原生金属元素，构建双金属双氧化体系对氯代烃进行降解；探讨双金属双氧化体系催化降解机理；研究双金属双氧化体系与管网内环境介质的交互效应。通过沉淀法成功的制备了管网生长环的主要成分。探究铁矿对水中的四氯乙烯的迁移转化过程，100分钟后达到吸附饱和状态，四氯乙烯的吸附去除率为33.89%。将铁矿与过氧化氢或(和)过硫酸盐构建单元/多元氧化体系，在最佳降解条件下，铁矿催化过氧化氢降解四氯乙烯，8h后降解效率达到了84.7%，铁矿催化过硫酸钠降解四氯乙烯，8h后降解效率达到了61.3%；铁矿催化过硫酸钠协同过氧化氢降解四氯乙烯，降解效率高于过氧化氢或过硫酸钠单氧化体系，8h后双氧化体系降解四氯乙烯的效率高达92.1%。为缩短降解时间，提高降解速率，体系引入羟胺加快Fe3+/Fe2+之间的循环。相同氧化剂用量的情况下，羟胺强化的α-FeOOH/H2O2/Na2S2O8，γ-FeOOH/H2O2/Na2S2O8，α-FeOOH/H2O2/KHSO5和γ-FeOOH/H2O2/KHSO5双氧化体系在100分钟后，氯霉素降解效率分别为65.87%、73.31%、58.02%和63.04%，高于相应的单氧化体系。引入羟胺拓宽了双氧化体系应用范围，在pH=3-11均有较高的去除效率。通过自由基淬灭实验和EPR实验，确定•OH是双氧化体系的主要自由基。供水管网中的原生金属Mn2+、Mg2+、Zn2+与铁矿构成双金属体系催化双氧化剂降解氯霉素，原生金属的存在抑制氯霉素的降解，且原生金属的浓度越高，抑制作用越明显。常见的无机阴离子Cl-与•OH生成氧化能力更弱的Cl•和Cl•- 2自由基导致 Cl-在一定程度上抑制氯霉素的去除。本项目的研究成果可以解决氯代烃在供水管网内的安全隐患问题，为保障供水管网水质安全提供依据。