紫外光激活过硫酸盐降解水中三氯生

林昱廷 徐宏英 苏冰琴 苏雨轩 杨昊昱 白晨宜 芮创学

摘 要：利用紫外光激活过硫酸盐的高级氧化技术降解水中三氯生。研究了紫外光照强度、PS投加量、初始pH值对三氯生降解效果的影响。初始TCS浓度为5.0mg/L，紫外光照强度I0=9.94 mW/cm2，PS浓度为0.6 mmol/L，初始pH值为7.0，反应时间为120min时，TCS降解率达到96.6%。

关键词：三氯生;高级氧化技术;紫外光;过硫酸盐;影响因素

[中图分类号] X730       [文献标志码] A        [文章编号]

三氯生（triclosan，TCS）作为一种抗菌消毒剂被广泛添加于药品和个人护理品（armaceuticals and personal care products，PPcPs）中，随着生活污水的排放进入水体，近年来TCS在微污染水中被频繁检出[1]，带来潜在的环境污染。目前，基于过硫酸盐（persulfate，PS）的高级氧化技术在国内外被广泛引起关注[2]。

本研究采用UV/PS高级氧化技术降解水中TCS，考察不同因素（紫外光强度、PS浓度、初始pH值、无机阴离子和腐殖酸）对TCS降解效果的影响，确定最佳反应条件。

1 试验部分

1.1 实验装置

紫外光激活过硫酸盐降解三氯生的实验装置示意如图1所示。

1.2 分析指标及检测方法

TCS浓度采用紫外分光光度法;UV强度采用紫外光强测定法;pH值采用pH计测定。

1.3 试验方法

配制一定浓度的TCS溶液于小烧杯内，投加一定浓度的过硫酸钾（K2S2O8），将小烧杯置于恒温磁力搅拌器之上。紫外灯悬挂于小烧杯正上方。实验装置放于恒温箱内，实时控制反应温度在30℃。每隔一定时间从小烧杯中取水样，测定TCS浓度。

2  结果与讨论

2.1  紫外光照强度（UV）对三氯生降解效果的影响

在初始TCS浓度为5.0mg/L，PS浓度为0.2mmol/L，控制温度为30℃，调节pH值为7.0，反应时间为60 min时，考察不同紫外光照强度对TCS降解效果的影响，结果如图2所示。

图2显示，随着紫外光照强度逐渐增加，TCS降解率逐渐提高，与UV强度近似呈现线性增长的关系。分析其原因，当紫外光强度增大时，溶液中光子能量增多，PS经紫外光照射产生SO4-·增多，从而提高了TCS降解速率。

2.2  过硫酸盐（PS）浓度对三氯生降解效果的影响

在初始TCS浓度为5.0mg/L，紫外光照强度I0 =9.94 mW/cm2，控制温度为30℃，调节pH值为7.0，反应时间为60 min时，考察不同PS浓度（0.1-1.2mmol/L）对TCS降解效果的影响，结果如图3所示。

图3显示，PS投加量从0.1 mmol/L增加到0.6 mmol/L时，TCS降解率提高。说明PS投加量增加时，被紫外光激活的SO4-·随之增加，提高了TCS降解率。继续投加PS，TCS降解率出现下降趋势。分析原因，是因为系统中PS浓度过量，过量的过硫酸根（S2O82-）会消耗SO4-·，且SO4-·也会出现自淬灭现象[3]。

2.3  初始pH值对TCS降解效果的影响

在初始TCS浓度为5.0mg/L，紫外光照强度I0 =9.94 mW/cm2，PS浓度为0.6mmol/L，控制温度为30℃，反应时间为60min时，考察不同初始pH条件对TCS降解效果的影响，结果见图4。

结果显示，TCS降解率随着溶液初始pH值的升高而降低。可见在酸性条件下有利于TCS降解。当pH<7时，S2O82-不仅可以被紫外光激活生成SO4-·，而且与H+反应同样可以生成SO4-·，大大增加了反应体系中SO4-·浓度。

2.4  不同反应时间下三氯生降解效果的变化

在初始TCS浓度为5.0mg/L，紫外光照强度I0 =9.94 mW/cm2，PS浓度为0.6mmol/L，控制温度为30℃，调节pH值为7.0，考察不同反应时间条件下TCS的降解效果，结果如图5所示。

2.7  不同体系TCS降解效果的分析

在初始TCS浓度为5.0mg/L，紫外光照强度I0 =9.94 mW/cm2，PS浓度为0.6mmol/L，控制温度为30℃，调节pH值为7.0，反应时间为120min时，考察了PS、UV和UV/PS體系中TCS的降解效果，结果如图6所示。

图6显示，只投加PS和只有紫外光的体系中，TCS去除效果不佳;而UV/PS体系中，UV激活PS生成SO4-·，其具有很强的氧化还原电位，可有效地将TCS分解成易降解的小分子物质，达到较高去除率。

3  结论

利用紫外光激活过硫酸盐降解水中三氯生，单因素试验确定了UV/PS工艺降解TCS的优化反应条件。当反应初始TCS浓度为5.0mg/L，紫外光照强度I0=9.94 mW/cm2，PS投加量为0.6 mmol/L，初始pH为中性条件，反应时间为120 min时，水中TCS降解率为96.6%。

参考文献

[1] Archer E， Petrie B， Kasprzyk-Hordern B， et al. The fate of pharmaceuticals and personal care products （ PPCPs） ， endocrine disrupting contaminants （ EDCs） ， metabolites and illicit drugs in a WWTW and environmental waters [J]. Chemosphere， 2017， 174： 437-446.

[2] Tatarazako N， Ishibashi H， Teshima K， et al. Effects of triclosan on various aquatic organisms [J]. Environmental Sciences， 2004， 11 （2）： 133-140.

[3] Tan C， Fu D， Gao N， et al. Kinetic degradation of chloramphenicol in water by UV/persulfate system[J]. Journal of Photochemistry & Photobiology A Chemistry， 2017， 332：406-412.