臭氧/Hp-β-環糊精包絡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) ，是一類外源性化學物質，通過人或動物代謝產物及個人護理用品的使用進入水環境，在1999 年被美國環境保護總署定義為統一的一類化學品。PPCPs 進入環境后，部分可被生物降解，其他即使經過污水處理廠處理，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，膜分離技術等，也有少量應用。

        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物( disinfection byproducts，DBPs) ，此外臭氧分解后產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的有機物反應，且衰減產物羥基自由基的氧化無選擇性，這種不可持續氧化的特點限制了臭氧去除水中PPCPs 的應用。環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，具有內疏水外親水的腔體結構，可以包絡多種無機物和有機物，形成主－ 客體包絡物。Lindsey等在芬頓氧化體系中引入β-環糊精，以增強其對難溶性有機物的去除效率?？岛┑葘?beta;-環糊精用于包埋零價鐵去除Cd2 +。實驗選用β-環糊精的衍生物———羥丙基( Hp) -β-環糊精( 2-hydroxypropyl-β-cyclodextrin) 作為載體，利用其具有腔體結構，能包絡臭氧分子形成包絡物和良好的水溶性特點，使得臭氧不會迅速與周圍物質反應，延長臭氧衰減時間，克服臭氧不能持續氧化的缺點。實驗介紹了臭氧/Hp-β-環糊精包絡物溶液的制備方法，研究了臭氧/Hp-β-環糊精包絡物氧化特性，并將該包絡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-環糊精包絡物氧化性能的因素。

 

結論

1) 經臭氧化后的Hp-β-環糊精溶液，具有持續的氧化能力，這種環糊精包絡臭氧氧化的方法，可以延長臭氧的衰減時間。

2) 臭氧化量和Hp-β-環糊精的濃度是影響臭氧/Hp-β-環糊精氧化能力大小的重要因素，臭氧/Hp-β-環糊精氧化能力隨臭氧化量和Hp-β-環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-環糊精溶液形成的臭氧/Hp-β-環糊精包絡物，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 分子結構影響。

 

王濤1 彭道平1 李云禎2 白楊1 賀玉龍1 黃濤1

( 1. 西南交通大學地球科學與環境工程學院，成都611765; 2 四川省環境保護科學研究院，成都610041)