环糊精在紫外光条件下催化降解BPA等酚类污染物的研究

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目前,传统的水处理技术已经不能满足难降解酚类污染物的处理要求。环糊精及其衍生物具有“外亲水、内疏水”的空腔结构,能够与特定物质发生主客体包结行为,已被证实能够有效应用在紫外光催化降解污染物领域。本文以双酚A(BPA)等酚类污染物为对象,深入研究环糊精及其衍生物对水中酚类污染物的紫外光催化降解效果与机制,主要进行了以下工作:  本研究选取苯酚(PhOH)、2,4-二氯酚(2,4-DCP)和双酚类内分泌干扰物双酚A(BPA)作为有机酚类污染物的代表,选取α-环糊精(α-CD)、β-环糊精(β-CD)及其衍生物羟丙基-β-环糊精(HP-β-CD)和羧甲基-β-环糊精(CM-β-CD)等作为催化剂,考察了环糊精及其衍生物对BPA、PhOH以及2,4-DCP的紫外光光催化降解行为的影响,结合酚类污染物的荧光光谱表征结果,探讨了环糊精及其衍生物的性质结构与紫外光催化降解速率的关系。选取β-环糊精(β-CD)作为环糊精的代表考察了不同因素(BPA浓度、重金属离子、反应温度、腐殖酸浓度、共存污染物等)对β-CD光催化降解BPA效果的影响。并考察了光催化降解BPA过程中pH、电导率以及TOC的变化,分析了中间产物。另外,根据ESR表征实验以及自由基捕获试验对β-CD光催化降解BPA的机理进行了初步分析。  结果表明:环糊精及其衍生物能使酚类污染物产生不同程度的荧光增强现象;环糊精及其衍生物对PhOH和2,4-DCP的光降解没有促进作用,但是对BPA降解具有不同程度的促进作用:β-CD≈HP-β-CD>CM-β-CD>α-CD,其中,β-CD存在条件下120 min后BPA的去除率可以达到99.0%。BPA的初始浓度、反应温度、金属离子和共存污染物都会影响BPA的光催化降解,上述结果都跟BPA与β-CD之间的包结密不可分。根据pH、电导率和TOC的测试结果,结合LC-MS技术推导出直接光降解BPA过程和β-CD光催化降解BPA过程中产生的中间产物,并且推断出BPA的降解路径。本研究成果为环糊精及其衍生物在BPA光催化领域的应用提供了理论依据。
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