臭氧/Hp-β-环糊精包络物对水中药品和个人护理用品的去除效果

 

        药品及个人护理用品( pharmaceutical andpersonal care products，PPCPs) ，是一类外源性化学物质，通过人或动物代谢产物及个人护理用品的使用进入水环境，在1999 年被美国环境保护总署定义为统一的一类化学品。PPCPs 进入环境后，部分可被生物降解，其他即使经过污水处理厂处理，也很难去除。目前PPCPs 一般采用氧化法、沙滤法、活性污泥法以及膜分离法去除，其他的诸如人工湿地降解，膜分离技术等，也有少量应用。

        臭氧具有强氧化性，且臭氧氧化有机物后生成较少的消毒副产物( disinfection byproducts，DBPs) ，此外臭氧分解后产生的自由基是氧化能力更强的氧化剂，因此臭氧已被多国研究人员用于处理水中的PPCPs。臭氧虽然氧化力强，但是易分解，会迅速与周围一切可反应的有机物反应，且衰减产物羟基自由基的氧化无选择性，这种不可持续氧化的特点限制了臭氧去除水中PPCPs 的应用。环糊精是一种从淀粉中提取的多葡萄糖单元的超分子有机物，具有内疏水外亲水的腔体结构，可以包络多种无机物和有机物，形成主－ 客体包络物。Lindsey等在芬顿氧化体系中引入β-环糊精，以增强其对难溶性有机物的去除效率。康海彦等将β-环糊精用于包埋零价铁去除Cd2 +。实验选用β-环糊精的衍生物———羟丙基( Hp) -β-环糊精( 2-hydroxypropyl-β-cyclodextrin) 作为载体，利用其具有腔体结构，能包络臭氧分子形成包络物和良好的水溶性特点，使得臭氧不会迅速与周围物质反应，延长臭氧衰减时间，克服臭氧不能持续氧化的缺点。实验介绍了臭氧/Hp-β-环糊精包络物溶液的制备方法，研究了臭氧/Hp-β-环糊精包络物氧化特性，并将该包络物溶液用于处理二级出水中添加的10 种PPCPs，分析了处理效果和影响臭氧/Hp-β-环糊精包络物氧化性能的因素。

 

结论

1) 经臭氧化后的Hp-β-环糊精溶液，具有持续的氧化能力，这种环糊精包络臭氧氧化的方法，可以延长臭氧的衰减时间。

2) 臭氧化量和Hp-β-环糊精的浓度是影响臭氧/Hp-β-环糊精氧化能力大小的重要因素，臭氧/Hp-β-环糊精氧化能力随臭氧化量和Hp-β-环糊精的浓度的增大而增加，直至达到饱和。

3) 将6 mg 的臭氧通入至0. 7 g /L 的Hp-β-环糊精溶液形成的臭氧/Hp-β-环糊精包络物，对二级出水中添加的10 种PPCPs 均可有效去除，具有较强的氧化能力，其去除效果受PPCPs 分子结构影响。

 

王涛1 彭道平1 李云祯2 白杨1 贺玉龙1 黄涛1

( 1. 西南交通大学地球科学与环境工程学院，成都611765; 2 四川省环境保护科学研究院，成都610041)