烷基酚类环境内分泌干扰物的光致降解研究

环境内分泌干扰物（EDCs）对环境与健康所造成的影响已引起人们的广泛关注。烷基酚是持久性较强的环境内分泌干扰物，可在自然水体环境中长期滞留，并严重威胁人体健康和生态安全。本研究拟通过稳态光解实验手段和瞬态光谱分析技术研究典型分子结构的烷基酚类化合物在各种光化学条件下的转化动力学过程，考察不同波长、不同反应媒介对其转化效率的影响，探索烷基酚类化合物的光化学转化机理，获得不同实验条件下的光致转化反应参数，为烷基酚类有机化合物的光降解实践提供理论依据，并对光降解装置提出设计构想。

本项目开展了在紫外光作用下烷基酚类污染物的光致转化研究。以对叔辛基酚、对叔丁基酚和双酚A为代表，一方面研究了它们直接光解的转化机理以及初始浓度、光照强度、光照时间等因素对直接光解的影响；另一方面研究了它们的间接光致转化，即利用紫外光激发产生HO•、SO4•-等氧化性自由基，研究活性粒子与三种烷基酚的作用机理以及pH值、浓度、光照强度、溶解氧等因素对间接光致反应的影响。最后，在总结了烷基酚光降解反应机理的基础上，针对烷基酚类废水的处理，设计了两种光解反应器并进行了小试实验。.研究结果表明，185 nm、254 nm紫外光能够使4-t-OP和4-t-BP直接光解，但总有机碳在短时间内并没有减少，它们仅仅是转化成了其它有机物；254 nm紫外光不能直接光解BPA。在间接光致转化的研究中，利用254 nm和365 nm紫外光激发H2O2、S2O82-和Fe(III)-EDDS等来产生HO•和SO4•-，结果表明烷基酚能够与氧化性活性物种发生反应而不能够与还原性水合电子发生作用；氧化性活性自由基主要作用于苯环，首先形成OH加合物或形成二聚物，随后进一步转化为酚类化合物，部分酚类化合物可通过开环进而被氧化成小分子的羧酸和醇类，最终矿化。在理论实验的基础上，设计了转盘式光解反应器和螺旋管式光解反应器。利用转盘式光解反应器实现了185 nm下污染物的高效去除；在螺旋管式光解反应器内负载二氧化钛膜后，实现了254 nm下污染物的光催化降解，且矿化效率有了很大的提高。.以上结论表明，烷基酚类内分泌干扰物是能够得到有效控制的，可以协同氧化剂、催化剂、光催化氧化等多种氧化技术诱发烷基酚的开环、氧化、降解、矿化。但值得注意的是，反应器的制造和运行需消耗一定成本，同时，可能中间产物的毒性有待进一步检测以评估烷基酚类污染物处理过程中存在的风险。