紫外光激活過硫酸鹽降解水中三氯生

林昱廷 徐宏英 蘇冰琴 蘇雨軒 楊昊昱 白晨宜 芮創學

摘 要：利用紫外光激活過硫酸鹽的高級氧化技術降解水中三氯生。研究了紫外光照強度、PS投加量、初始pH值對三氯生降解效果的影響。初始TCS濃度為5.0mg/L，紫外光照強度I0=9.94 mW/cm2，PS濃度為0.6 mmol/L，初始pH值為7.0，反應時間為120min時，TCS降解率達到96.6%。

關鍵詞：三氯生;高級氧化技術;紫外光;過硫酸鹽;影響因素

[中圖分類號] X730 ? ? ? [文獻標志碼] A ? ? ? ?[文章編號]

三氯生（triclosan，TCS）作為一種抗菌消毒劑被廣泛添加于藥品和個人護理品（armaceuticals and personal care products，PPcPs）中，隨著生活污水的排放進入水體，近年來TCS在微污染水中被頻繁檢出[1]，帶來潛在的環境污染。目前，基于過硫酸鹽（persulfate，PS）的高級氧化技術在國內外被廣泛引起關注[2]。

本研究采用UV/PS高級氧化技術降解水中TCS，考察不同因素（紫外光強度、PS濃度、初始pH值、無機陰離子和腐殖酸）對TCS降解效果的影響，確定最佳反應條件。

1 試驗部分

1.1 實驗裝置

紫外光激活過硫酸鹽降解三氯生的實驗裝置示意如圖1所示。

1.2 分析指標及檢測方法

TCS濃度采用紫外分光光度法;UV強度采用紫外光強測定法;pH值采用pH計測定。

1.3 試驗方法

配制一定濃度的TCS溶液于小燒杯內，投加一定濃度的過硫酸鉀（K2S2O8），將小燒杯置于恒溫磁力攪拌器之上。紫外燈懸掛于小燒杯正上方。實驗裝置放于恒溫箱內，實時控制反應溫度在30℃。每隔一定時間從小燒杯中取水樣，測定TCS濃度。

2 ?結果與討論

2.1 ?紫外光照強度（UV）對三氯生降解效果的影響

在初始TCS濃度為5.0mg/L，PS濃度為0.2mmol/L，控制溫度為30℃，調節pH值為7.0，反應時間為60 min時，考察不同紫外光照強度對TCS降解效果的影響，結果如圖2所示。

圖2顯示，隨著紫外光照強度逐漸增加，TCS降解率逐漸提高，與UV強度近似呈現線性增長的關系。分析其原因，當紫外光強度增大時，溶液中光子能量增多，PS經紫外光照射產生SO4-·增多，從而提高了TCS降解速率。

2.2 ?過硫酸鹽（PS）濃度對三氯生降解效果的影響

在初始TCS濃度為5.0mg/L，紫外光照強度I0 =9.94 mW/cm2，控制溫度為30℃，調節pH值為7.0，反應時間為60 min時，考察不同PS濃度（0.1-1.2mmol/L）對TCS降解效果的影響，結果如圖3所示。

圖3顯示，PS投加量從0.1 mmol/L增加到0.6 mmol/L時，TCS降解率提高。說明PS投加量增加時，被紫外光激活的SO4-·隨之增加，提高了TCS降解率。繼續投加PS，TCS降解率出現下降趨勢。分析原因，是因為系統中PS濃度過量，過量的過硫酸根（S2O82-）會消耗SO4-·，且SO4-·也會出現自淬滅現象[3]。

2.3 ?初始pH值對TCS降解效果的影響

在初始TCS濃度為5.0mg/L，紫外光照強度I0 =9.94 mW/cm2，PS濃度為0.6mmol/L，控制溫度為30℃，反應時間為60min時，考察不同初始pH條件對TCS降解效果的影響，結果見圖4。

結果顯示，TCS降解率隨著溶液初始pH值的升高而降低。可見在酸性條件下有利于TCS降解。當pH<7時，S2O82-不僅可以被紫外光激活生成SO4-·，而且與H+反應同樣可以生成SO4-·，大大增加了反應體系中SO4-·濃度。

2.4 ?不同反應時間下三氯生降解效果的變化

在初始TCS濃度為5.0mg/L，紫外光照強度I0 =9.94 mW/cm2，PS濃度為0.6mmol/L，控制溫度為30℃，調節pH值為7.0，考察不同反應時間條件下TCS的降解效果，結果如圖5所示。

2.7 ?不同體系TCS降解效果的分析

在初始TCS濃度為5.0mg/L，紫外光照強度I0 =9.94 mW/cm2，PS濃度為0.6mmol/L，控制溫度為30℃，調節pH值為7.0，反應時間為120min時，考察了PS、UV和UV/PS體系中TCS的降解效果，結果如圖6所示。

圖6顯示，只投加PS和只有紫外光的體系中，TCS去除效果不佳;而UV/PS體系中，UV激活PS生成SO4-·，其具有很強的氧化還原電位，可有效地將TCS分解成易降解的小分子物質，達到較高去除率。

3 ?結論

利用紫外光激活過硫酸鹽降解水中三氯生，單因素試驗確定了UV/PS工藝降解TCS的優化反應條件。當反應初始TCS濃度為5.0mg/L，紫外光照強度I0=9.94 mW/cm2，PS投加量為0.6 mmol/L，初始pH為中性條件，反應時間為120 min時，水中TCS降解率為96.6%。

參考文獻

[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.