天然雌醇在給水管網(wǎng)中氯化反應(yīng)動(dòng)力學(xué)及降解機(jī)理研究.pdf

1、作為新興的環(huán)境微污染物，天然雌激素已經(jīng)證實(shí)會(huì)對(duì)暴露于其中的水生生物造成雌激素效應(yīng)。越來(lái)越多的雌激素物質(zhì)在自然水體和城市水系統(tǒng)中被檢出，它們不能被高級(jí)氧化等水處理工藝完全去除，仍會(huì)對(duì)城市水質(zhì)保障和生態(tài)安全構(gòu)成威脅。
　　本文以長(zhǎng)期存在于城市水系統(tǒng)中的天然雌醇(雌二醇(Estradiol，E2)、雌三醇(Estriol，E3))為研究對(duì)象，利用浙江大學(xué)大型給水管網(wǎng)水質(zhì)綜合模擬實(shí)驗(yàn)平臺(tái)，系統(tǒng)地研究了天然雌醇在管網(wǎng)氯化降解過(guò)程中的影響因素

2、、反應(yīng)機(jī)理和遷移轉(zhuǎn)化途徑。根據(jù)實(shí)驗(yàn)結(jié)果，發(fā)現(xiàn)E2、E3在純水中的氯化降解符合二階反應(yīng)動(dòng)力學(xué)，pH、溫度、總?cè)芙庑杂袡C(jī)碳(DOC)濃度均對(duì)雌醇降解效率產(chǎn)生影響，其中pH影響最大，其次是DOC濃度，最后是溫度。當(dāng)水體DOC濃度由1mg/L增加至3mg/L時(shí)，E2的總反應(yīng)速率常數(shù)由283.39M-1·s-1降低為166.94 M-1·s-1。而E2、E3在管網(wǎng)中的氯化降解符合一階反應(yīng)動(dòng)力學(xué)方程，降解規(guī)律受水質(zhì)條件、環(huán)境溫度、運(yùn)行流速和管道材料

3、的影響。余氯濃度([HClO]f)、pH值、溫度T、溴離子濃度([Br-])和流速的增加均能促進(jìn)其降解，影響強(qiáng)度順序?yàn)?[HClO]f＞T＞[Br]＞pH＞＞管材≈流速。E2、E3在管網(wǎng)中氯化降解反應(yīng)符合阿倫尼烏斯方程，其活化能分別為25.87kJ/mol和26.05kJ/mol。不同管材條件下，E2、E3在不銹鋼管中的降解速率最大，其次是PE管，球墨鑄鐵管中最小。此外，雌醇的降解還受管壁和主體水中化學(xué)物質(zhì)的影響。在上述燒杯和管網(wǎng)中不同

4、影響因素實(shí)驗(yàn)結(jié)果確定的最優(yōu)條件下，進(jìn)一步分析了E2、E3在球墨鑄鐵管中的氯化降解。結(jié)果顯示，反應(yīng)60min后E2、E3在純水中分別降解了99.2％和98.3％，而在管網(wǎng)中分別降解了74.8％和65.3％。通過(guò)原因分析發(fā)現(xiàn)，E2、E3在管網(wǎng)氯化降解過(guò)程中，管壁作用對(duì)E2、E3的降解影響比例分別占5.74％和6.60％，余氯濃度初始化過(guò)程對(duì)E2、E3的降解影響比例分別為30.1％和39.6％;管網(wǎng)主體水中所含有機(jī)物、無(wú)機(jī)離子、氯化產(chǎn)物等對(duì)其

5、降解影響的比例分別為0.5％和12.3％。為研究E2在管網(wǎng)中氯化降解的遷移轉(zhuǎn)化途徑和機(jī)理，用LC-MS-MS和GC-MS對(duì)E2降解產(chǎn)物進(jìn)行分析。結(jié)果表明，E2在管網(wǎng)中氯化降解大致可分為三個(gè)階段:第一階段(0-2h)主要為C17位的去氫氧化以及C2、C4位的氯取代，主要產(chǎn)物有2-Cl-E2、4-Cl-E2、2-Cl-E1、4-Cl-E1、2，4-二Cl-E1、2，4-二 Cl-E2等;第二階段（2-4h）主要為C10位的甲基化以及C10-