【摘要】：新興有機污染物的高效去除是水處理工藝面臨的技術(shù)難題,常規(guī)處理工藝對新興有機污染物去除效果不佳,需與必要的預處理和深度處理技術(shù)結(jié)合。研究和構(gòu)建高效去除新興有機污染物的處理技術(shù)與組合工藝,是今后水處理技術(shù)和工藝的重要發(fā)展方向。高級氧化技術(shù)和膜濾技術(shù)是常規(guī)水處理工藝升級改造的主要深度處理技術(shù),近年來得到深入研究和廣泛應用。本文分別研究了混凝、二氧化鈦光催化氧化、膜濾及其組合技術(shù)對典型新興有機污染物藻胞內(nèi)有機物(IOM)和雙酚A(BPA)的去除效能和降解機制,解析了單獨IOM、BPA以及IOM/BPA復合污染的去除特性及其對膜污染控制的影響。取得了以下主要研究成果:硫酸鋁和聚合氯化鋁對IOM均有較好的去除效果,聚合氯化鋁對芳香性類IOM的去除效果更好;硫酸鋁和聚合氯化鋁的混凝過程對大分子量IOM的去除效能更高,但聚合氯化鋁混凝對小分子量IOM的去除效果優(yōu)于硫酸鋁混凝。二氧化鈦光催化氧化可完全降解IOM中芳香類物質(zhì),且對IOM的吸附和降解主要集中在1-3kDa和小于1kDa分子量范圍。不同孔徑膜濾的IOM中,類蛋白質(zhì)類有機物的含量均高于類腐殖酸和類富里酸,類腐殖酸物質(zhì)主要集中在3-30kDa的IOM,類富里酸有機物主要集中在10-100kDa的IOM。硫酸鋁混凝/膜濾、聚合氯化鋁混凝/膜濾和二氧化鈦光催化氧化/膜濾這3種組合技術(shù)對IOM的去除效能均優(yōu)于單獨采用的硫酸鋁混凝、聚合氯化鋁混凝或二氧化鈦光催化氧化技術(shù)。硫酸鋁混凝對BPA有較好的去除效果,去除率最高達25.4%,主要混凝機制為電中和作用;聚合氯化鋁混凝去除BPA的效果主要取決于Al_b含量,最優(yōu)混凝劑投量時的BPA去除率達37.7%,優(yōu)于硫酸鋁混凝;pH值和腐殖酸濃度均對硫酸鋁和聚合氯化鋁混凝去除BPA效果有較大影響,最佳pH值均在6.5~7.5之間;天然水體中低濃度BPA(0.01mg/L)的硫酸鋁混凝去除效果較差,最高去除率僅為16.8%。二氧化鈦光催化氧化降解BPA效果較好,二氧化鈦投量為1g/L、BPA初始濃度為1mg/L時,BPA降解率最高達82.5%,對于天然水體中低濃度BPA(0.01mg/L)的去除率可達到53.5%。低pH值條件下二氧化鈦光催化氧化降解BPA反應更易進行,高pH值條件下BPA的降解率有所下降。在二氧化鈦光催化氧化過程中,羥基自由基的強氧化作用為主要作用機制。不同孔徑的膜濾對BPA去除率的影響較大,大于100kDa膜的BPA去除率最低,小于1kDa膜的BPA去除率最高,且小于1kDa膜的BPA造成的膜污染阻力占總污染阻力的比例也最大,是造成膜污染的主要成分。硫酸鋁混凝/膜濾、聚合氯化鋁混凝/膜濾和二氧化鈦光催化氧化/膜濾這3種組合技術(shù)對BPA的去除效能也均優(yōu)于單獨采用的硫酸鋁混凝、聚合氯化鋁混凝和二氧化鈦光催化氧化技術(shù)。硫酸鋁和聚合氯化鋁對IOM/BPA復合污染的混凝去除效果明顯,IOM/BPA總污染物濃度增加時,UV_(254)、DOC和BPA去除率均呈下降趨勢,但UV_(254)的去除率均明顯高于DOC和BPA;在IOM/BPA濃度配比為10/5mg/L時,BPA的去除效果最好,最高去除率達31.6%。二氧化鈦光催化降解IOM/BPA復合污染的效果顯著,不同分子量的IOM對BPA的去除效能影響較大,較小分子量的IOM會對BPA的光催化氧化降解起促進作用,小于1kDa的IOM可使BPA的二氧化鈦光催化降解率最高達95.6%;IOM/BPA復合污染物總濃度增加時,UV_(254)和DOC去除率均呈下降趨勢;在BPA/IOM復合污染中,BPA濃度比較低時BPA去除效果受IOM濃度的影響較小,BPA濃度比較高時BPA去除效果受IOM濃度的影響較大,二氧化鈦光催化氧化對IOM/BPA復合污染的UV_(254)和BPA去除率最高達49.1%和99.5%。不同孔徑的膜濾后,IOM/BPA復合污染的去除效能較顯著,其中小于1kDa孔徑的膜濾后BPA和IOM去除率均明顯高于其他孔徑范圍的膜濾去除率,IOM濃度對不同孔徑膜濾的BPA去除率影響較小。二氧化鈦光催化氧化/膜濾組合技術(shù)對IOM/BPA復合污染中IOM和BPA的去除率最高達98.0%和98.3%,明顯優(yōu)于硫酸鋁混凝/膜濾和聚合氯化鋁混凝/膜濾組合技術(shù)的IOM和BPA去除效能,并且可以有效緩解膜污染程度。本研究成果可為常規(guī)處理工藝升級改造和典型新興有機污染物的復合污染去除機制和組合處理工藝提供技術(shù)支撐。
【圖文】：

、TiO2投加量、pH 值對二氧化鈦光催化氧化氧化降解有機物過程選用叔丁醇和甲醇作為羥基自由基和空穴的捕獲劑，研究光催化氧興有機污染物的機理；）膜濾技術(shù)去除 IOM 和 BPA 及其復合污染機制研究靜態(tài)膜濾裝置，分別選用不同膜孔徑的濾膜，研究 IOM、BPA 及濾效能，及不同 pH 值條件下，膜濾技術(shù)對污染物的去除效能。通膜污染阻力了解典型新興有機污染物對膜污染情況。）混凝與超濾組合技術(shù)、二氧化鈦光催化氧化與超濾組合技術(shù)去除 及其復合污染的特性研究述研究內(nèi)容的基礎上，在恒流量膜濾的條件下，分別采用混凝與超二氧化鈦光催化氧化與超濾組合技術(shù)對 IOM、BPA 及其復合污染究，以及一些影響因素對超濾組合技術(shù)的膜污染影響，影響因素主 與 BPA 初始濃度、藥劑投加量等，通過掃描電鏡觀察膜表面的污染情術(shù)路線

第 2 章 試驗材料與方法長 100mm、寬 120mm、厚 2.5mm 金屬鋁板，陰極為長 2.5mm 的鐵板。鋁板與鐵板以一定的間隔固定在電解槽連接電路。用分析純 AlCl3·6H2O 溶液為電解液在一定的電解過程中用泵對電解液進行循環(huán)攪拌，以增加溶液的時監(jiān)測電解液的 pH 值和溫度。電解結(jié)束后，測定聚合氯置氧化反應裝置
【學位授予單位】：北京工業(yè)大學
【學位級別】：博士
【學位授予年份】：2018
【分類號】：X703

【參考文獻】

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本文編號：2663477