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PPCPs的处置技术
发布日期:2019-07-26  来源:环境科学与技术   浏览次数:550
核心提示:目前已使用生物处理法、物理化学法、高级氧化技术、混凝-絮凝等方法去除水中的PPCPs,而这些方法对PPCPs的去除率差异较大。1、生物处理法生物处理技术
目前已使用生物处理法、物理化学法、高级氧化技术、混凝-絮凝等方法去除水中的PPCPs,而这些方法对PPCPs的去除率差异较大。
1、生物处理法
生物处理技术是我国最常用的污水处理技术,是污水处理厂降解PPCPs的主要方法。Ma等采用厌氧-缺氧-好氧处理联合膜生物反应器(A2O-MBR)处理生活污水,发现经A2O-MBR工艺处理后,农药和酚类物质的去除效率可达80%以上, PPCPs的去除效率达到56.85%,也得到了有效的去除。康杜等建立了一种生物膜光反应器,当光照为5000lux且12h/12h明/暗交替4d,进水速率为7ml﹒min-1的条件下对双酚A的去除率达到86.4%,但对吉非罗齐和卡马西平等药物的降解率仅达到20.6%和18.6%。说明单纯利用生物降解方法降解难生物降解的污染物效果并不理想,应结合其它方法使用以达到更好的处理效果。
2、物理化学法
目前可以用于处理PPCPs的物理化学技术为吸附法和膜处理法。吸附法因其简单高效等特点被广泛研究。Guo等对生物质直接改性,在玉米秸秆上负载了硫化锌和硫化锰的配合物对泰乐菌素进行吸附,结果表明在2.5h时,对泰乐菌素吸附效率达到了80%以上,并且发现温度对污染物的吸附效率有显著影响,在高温下吸附效率最好。Lin等采用臭氧等氧化剂对MWCNTs表面进行修饰,连续在一个封闭系统中通入浓度为6mg/L和流量为1.8L/min的臭氧,连续通入12h,对初始浓度为10mg/L的乙酰氨基酚去除率达到95%。Li等研究了γ-FeOOH在水环境中对萘普生的吸附行为,发现当溶液pH=7时吸附达到峰值96.72%,并且发现在实验温度下该吸附过程符合拉格朗日准二级动力学模型。吸附法对降解PPCPs虽有较好的效果,但存在吸附接近饱和状态时可能失去吸附性能和解吸废水不易处理等缺点;膜处理工艺具有操作简单,对污染物截留效率高等优点。Wang等将丝状碳纳米管均匀分散到片状氧化石墨烯中制备了一种具有高渗透性和高选择性的滤膜,氧化石墨烯和丝状碳纳米管更有利于膜的透水和吸附性能。更提高了膜的防污性能,在实验中该膜对PPCPs的去除效率可以达到76%-100%。Li等用粗砂代替常规细砂作为夹层慢砂过滤器的滤料,发现20cm的夹层过滤器在10cm/h的速率下,PPCPs的去除效率为98.2%,TOC的平均去除率为90.3%。物理化学方法在降解PPCPs方面具有良好的效果,但由于整个处理过程只能捕获PPCPs,而不能破坏PPCPs,因此整个过程产生的废吸附剂和废水被归为二次污染物。并且物理化学过程需要消耗大量电能,使得降解PPCPs的成本过高,因此应寻找更为经济节约的处理方法。
3、高级氧化技术
高级氧化技术是一项非常重要并且极其有效的降解有机污染物的方法,降解PPCPs所用到的方法包括光催化技术和芬顿法。光催化技术因其高效、环保等优点被用于氧化有机污染物。Bożena Czech等采用超声辅助溶胶-凝胶法制备新型纯碳纳米管TiO2纳米复合材料,在可见光驱动下去除水中的对乙酰氨基酚。当纳米复合材料包含1.72wt%的MWCNT时对乙酰氨基酚的去除率为81.6±0.6%。Kurniawan TA等使用钛酸钡/二氧化钛复合光催化方法降解乙酰氨基酚,发现当BaTiO3 /TiO2比值为3:1 (w/w)时可以最大限度地降低乙酰氨基酚的光降解率。在最佳条件下反应4h,5 mg/L的乙酰氨基酚的去除率达到95%。这个过程会生成苯二酚和1,4-苯醌等氧化中间产物。但处理后的废水仍不能达到中美两国立法规定的不超过0.2 mg/L的上限,处理后的废水仍然需要使用其它工艺进行后续处理,以补充样品中目标污染物的降解。而Fan等制备了一种掺银的金属-有机骨架光催化剂,在最佳条件下,90min内对乙酰氨基酚的降解率可以达到99%。芬顿法是一种简单有效且相对环境友好高级氧化法。Wang等利用铁锰二元氧化物作为羟基生成催化剂制备了一种微生物电芬顿电池,在24h之内对卡马西平的降解率达到90%。Yang等利用碳纳米管轧制了一种具有高H2O2产率的气体扩散电极,并将其用作电芬顿阴极降解乙酰水杨酸,结果表明在pH=3,电流为100mA的条件下,10min后对乙酰水杨酸的降解率几乎达到100%,TOC在1h的去除率达到62%。说明高级氧化技术对于处理PPCPs具有很大潜力。芬顿法虽存在低药耗等经济优势,但仍未突破能耗高的技术瓶颈。可以采用将光催化材料做阳极,构建原电池的方法,从而实现光能驱动电芬顿系统,不仅可以降低能耗,同时也可以实现对PPCPs的高效降解。
 
 
 
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