臭氧氧化降解水中双酚A的研究

谢兆倩，刘 晨

(1.江西省赣州市环境保护局，江西 赣州 341000； 2.江西理工大学 江西省矿冶环境污染控制重点实验室，江西 赣州 341000)

随着科学和工业的不断发展，人类生产生活和活动的频繁，这不可避免的给人类和环境带来了许多危害，尤其是有机物，形式多样的化学物质被合成，排放的有机物日益增长。双酚A是一种重要的有机化工原料的重要衍生物，主要用于生产环聚类脂等多种高分子材料。也经常用于抗氧化剂、增塑剂、防腐剂和农药等[1]。

近年来，关于有机物对环境造成的危害日趋严重，其中双酚A可能导致内分泌失调，威胁着胎儿和儿童的健康，全球许多国家都在致力于关于双酚A的研究[2-4]。目前国内对降解双酚A等内分泌干扰物的研究技术主要有生物降解法、吸附法、电极法，但都存在各种不足，如活性炭的吸附量与很多因素有关[5-10]。高级氧化法越来越多地用于处理有机废水[11-13]，其中臭氧氧化因其高效、安全、无二次污染而得到研究者的重视。本文对臭氧化降解含量较高浓度的双酚A模拟废水进行了探索及研究，为臭氧的工业化应用及人们的生产生活应用提供理论依据。

1 实验方法与内容

1.1 双酚A模拟染料废水的配制

配置储备液浓度为100 mg/L的双酚A溶液，实验所用模拟双酚A废水浓度，由蒸馏水稀释储备液所得。

本实验用水均为蒸馏水，所有试剂均为分析纯。

1.2 实验方法

将一定浓度的双酚A模拟废水在一定条件下通入臭氧，反应一定时间后，取出过滤，利用SP-752(PC)紫外可见分光光度计，并计算模拟双酚A废水的去除率。

考察溶液pH值、反应时间、双酚A初始浓度、反应温度和臭氧量等物理化学参数，得出双酚A的最佳处理反应条件。

1.3 染料的最佳波长的确定及标准曲线的绘制

利用SP-752(PC)紫外可见分光光度计与电脑联机操作，进行光谱扫描，在200～500内，不同入射波长下的不同吸光度值，找出其最吸收波长。配置相应浓度的双酚A浓度，在最大吸收波长下，测其吸光度并记录，拟合标准曲线，要求线性系数R达到0.9995以上。

2 实验结果与讨论

2.1 双酚A最大吸收波长及标准曲线

双酚A最大吸收波长为275nm，标准曲线方程为y = 0.0124x+0.0057，R2= 0.9995。

2.2 溶液pH值对臭氧降解双酚A的影响

室温(25±2℃)下，调节模拟双酚A溶液(初始浓度40 mg/L)的pH值，并在其中通入臭氧(12 mg/min)，反应75min后过滤，计算双酚A去除率，其结果如图1所示。

由图1可知，在酸性条件下双酚A去除率随着pH值的增加而升高，当pH值在6.6至12.0范围内，双酚A去除率反而呈现下降趋势。说明酸性条件有利于臭氧化降解溶液中双酚A。

图1 pH值对双酚A去除率的影响

2.3 反应时间对臭氧降解双酚A影响

室温(25±2℃)下，调节模拟双酚A溶液(初始浓度40 mg/L)的pH值至6.6，并在其中通入臭氧(12 mg/min)，反应一定时间间隔后过滤，计算双酚A去除率，其结果如图2所示。

图2 反应时间对双酚A去除率的影响

可以从图2得出，随着反应时间的进行，双酚A去除率逐渐升高，至反应时间为75min时，双酚A去除率趋于稳定，反应继续进行双酚A去除率基本不变。

2.4 双酚A初始浓度对臭氧降解双酚A影响

室温(25±2℃)下，调节不同初始浓度的模拟双酚A溶液pH值至6.6，并在其中通入臭氧(12 mg/min)，反应75min后过滤，计算双酚A去除率，其结果如图3所示。

图3 初始浓度对双酚A去除率的影响

从图3可以得出，随着初始浓度的增加，单位浓度的双酚A去除率呈现逐渐上升趋势。那是由于：相对于双酚A溶液初始浓度的增加，反应所需的臭氧量不足，从而导致双酚A去除率下降。

2.5 反应温度对臭氧降解双酚A影响

不同反应温度下，调节模拟双酚A溶液(初始浓度40 mg/L)pH值至6.6，并在其中通入臭氧(12 mg/min)，反应75min后过滤，计算双酚A去除率，其结果如图4所示。

由图4可以看出，双酚A去除率随着反应温度的升高而呈下降趋势，室温(25±2)℃下双酚A的去除率达到最大，说明臭氧降解双酚A的过程属于放热反应，温度的升高不利于该降解过程。

图4 反应温度对双酚A去除率的影响

2.6 臭氧量对臭氧降解双酚A影响

室温(25±2)℃下，调节模拟双酚A溶液(初始浓度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，反应75min后过滤，计算双酚A去除率，其结果如图5所示。

图5 臭氧量对双酚A去除率的影响

由图5可知，双酚A去除率随着臭氧量的增加而增加，到12 mg/min时双酚A去除率达到最大，继续增加臭氧量双酚A去除率基本保持不变，说明随着臭氧浓度的增加，混合气体中的臭氧分压也会增加，所以臭氧在两相间的传质推动力会增加，臭氧传递速率也会加快，从而加快了双酚A的降解。臭氧浓度继续增加时，臭氧利用效率也降低，从而导致臭氧降解双酚A的增幅速率降低。

2.7 叔丁醇对臭氧降解双酚A的影响

室温(25±2)℃下，将40 mg/L的双酚A溶液分别加入0、20 mg/L和50 mg/L的叔丁醇，pH值为6.6，臭氧流量在12 mg/min范围内，反应75min后过滤，计算双酚A去除率，其结果如图6所示。

从图6可以看出，在一定条件下，当不加入叔丁醇直接通入臭氧时，随着反应时间的延长双酚A去除率呈现上升趋势；而加入20 mg/L和50 mg/L的叔丁醇时，双酚A去除率的趋势没有太大变化，试验结果表明，双酚A的降解主要是通过臭氧的直接氧化进行的。

图6 叔丁醇对双酚A去除率的影响

3 结论

(1)臭氧氧化降解双酚A的最佳条件为：温度为25℃，初始浓度为100 mg/L，pH值为6.6，臭氧投加量为12 mg/min，反应时间为75min。

(2)实验结果显示，叔丁醇对臭氧氧化降解双酚A影响效果较小，说明臭氧氧化双酚A的过程为臭氧的直接氧化。

[1]双酚A[EB/OL].https://baike.baidu.com/item/%E5%8F%8C%E9%85%9AA/3588460?fr=aladdin.

[2]丁雯瑾,孙 超,桑玉尔,等.环境新兴污染物双酚A暴露加重非酒精性脂肪性肝病大鼠脂质代谢异常[J].实用肝脏病杂志,2017,20(6):785-787.

[3]高 强,李 昕,郝耀光,等.青春期双酚A结构类似物暴露对小鼠行为的影响[J].生态毒理学报,2016,11(3) :140-144.

[4]方改霞,李冰冰,陈兰英.环境激素的危害与防治研究[J].环境科学与管理,2009,34(1): 65-67.

[5]隋春晓,王 琳.潮汐流人工湿地处理含双酚A污水 [J].环境化学,2017,36(6):1236-1243.

[6]郭 超,赵慧敏,全 燮,等.白洋淀水中白腐真菌对双酚A的降解规律及途径研究[J].环境污染与防治,2009,31(2): 4-8.

[7]樊建新,王 勇.CPC协同膨润土处理模拟双酚A废水的研究[J].重庆交通大学学报(自然科学版),2015,34(6) :89-93.

[8]朱晓晓,李 轶,牛丽华,等.太湖底泥表面生物膜对底泥吸附内分泌干扰物的作用机制[J].河海大学学报(自然科学版),2016,38(10) :101-107.

[9]刘建华,史铁钧,徐国梅,等.含DOPO的双酚A-单苯并嗪合成、表征及其固化特性[J].化工学报,2014,65(11) :4607-4613.

[10]陈 庄.改性石墨烯气凝胶粒子电极处理含双酚A废水的研究[D].北京:华北电力大学(北京) ，2017.

[11]黄卫红,阮介兵,陈义群,等.微波辅助芬顿试剂降解联苯胺废水的研究[J].环境科学与技术,2009,32(8) :130-133.

[12]刘 云,毛妍彦,唐宵宵,等.Ag/AgCl/铁-海泡石异相可见光Fenton催化降解双酚A[J].催化学报,2017,38(10) :1726-1735.

[13]杨清香,赵倩倩,李银萍,等.Fe3O4@SiO2@MIL-101(Cr)制备及对双酚A的吸附性能研究 [J].轻工学报,2016,31(3) :8-13.