高级氧化技术去除水中溴系阻燃剂的研究进展

doi:10.19965/j.cnki.iwt.2020-1206

摘要/Abstract

摘要：

随着新型阻燃材料的广泛应用，水体中已检测到溴系阻燃剂的存在。溴系阻燃剂是一种通过物理或化学方法抑制聚合物燃烧的持久性有机污染物，在生产使用过程中可能会对环境造成污染，并通过食物链进入人体，作用于神经系统对人体健康产生严重影响。介绍了高级氧化技术的作用机理及特性以及其在去除溴系阻燃剂方面的应用研究进展，阐述了光化学氧化、臭氧氧化、过硫酸盐氧化、Fenton氧化和类Fenton氧化、超声降解、电化学氧化等高级氧化技术的去除机理和技术特征。综合对比了高级氧化组合工艺对溴系阻燃剂的去除效果，并以四溴双酚A为例，比较了同一条件下不同高级氧化去除技术的降解效果及优缺点，针对目前高级氧化技术存在的问题对今后的研究方向进行了展望。

关键词: 高级氧化, 溴系阻燃剂, 有机污染物, 去除机理, 自由基

Abstract:

With the wide application of new flame retardant materials，bromine flame retardants have been detected in water bodies. Brominated flame retardants are persistent organic pollutants that inhibit the combustion of polymers by physical or chemical methods. They may pollute the environment during production and use，and enter into human body through the food chain，acting on the nervous system and causing serious effects on human health. The advantages and application of advanced oxidation technology in the removal of brominated flame retardants were introduced. The removal mechanism and technical characteristics of advanced oxidation technology such as photochemical oxidation，ozone oxidation，persulfate oxidation，Fenton oxidation and Fenton-like oxidation，ultrasonic degradation and electrochemical oxidation were described. The removal effects of brominated flame retardant by advanced oxidation combined processes were comprehensively compared. Taking tetrabromobisphenol A as an example，the degradation effects，advantages and disadvantages of different advanced oxidation removal technologies under the same conditions were compared. In view of the existing problems of advanced oxidation technology，the future research direction was prospected.

Key words: advanced oxidation, brominated flame retardant, organic pollutants, removal mechanism, free radicals

中图分类号:

X703
X592

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https://www.iwt.cn/CN/Y2022/V42/I2/19

图/表 7

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去除方式	去除效果				BOD₅/（mg·L^-1）	BOD₅/COD	成本/（元·t^-1）
去除方式	TBBPA	TOC去除率/%	氨氮去除率/%	TN去除率/%	BOD₅/（mg·L^-1）	BOD₅/COD	成本/（元·t^-1）
O₃	完全去除	50	48.8	24.2	8.43	0.27	0.1
O₃/H₂O₂	完全去除	50	46.2	37.5	9.01	0.33	0.347
O₃/KMnO₄	完全去除	50	44.8	35.7	8.87	0.35	0.128

去除方式	去除效果				BOD₅/（mg·L^-1）	BOD₅/COD	成本/（元·t^-1）
去除方式	TBBPA	TOC去除率/%	氨氮去除率/%	TN去除率/%	BOD₅/（mg·L^-1）	BOD₅/COD	成本/（元·t^-1）
O₃	完全去除	50	48.8	24.2	8.43	0.27	0.1
O₃/H₂O₂	完全去除	50	46.2	37.5	9.01	0.33	0.347
O₃/KMnO₄	完全去除	50	44.8	35.7	8.87	0.35	0.128

催化材料	去除机理	去除效果	文献
Fe⁰@C@MnFe₂O₄	（1）材料本身具有吸附性能，可吸附部分TBBPA；（2）可催化H₂O₂，将其分解为·OH作为活性物种降解TBBPA	120 min去除率近90%	〔33〕
Fe₃O₄@β-CD/MWCNT	（1）多壁碳纳米管（MWCNT）具有较大的比表面积，能够在富集TBBPA的同时提供丰富的活性位点；（2）β-环糊精（β-CD）可以增强TBBPA的水溶性，并将污染物封装在内腔内；（3）Fe²⁺在Fe₃O₄表面与H₂O₂反应生成·OH，从而降解TBBPA	97%的TBBPA可以被去除	〔34〕
Graphene-BiFeO₃-H₂O₂-UV-EDTA	（1）石墨烯具有完美的二维循环平面结构，可以作为一种优良的催化剂载体；（2）复合材料石墨烯-铁酸铋（Graphene-BiFeO₃）有较大的比表面积，增大吸附容量和电子转移能力，有利于光诱导活性物质的产生	15 min TBBPA去除率达80%	〔35〕

催化材料	去除机理	去除效果	文献
Fe⁰@C@MnFe₂O₄	（1）材料本身具有吸附性能，可吸附部分TBBPA；（2）可催化H₂O₂，将其分解为·OH作为活性物种降解TBBPA	120 min去除率近90%	〔33〕
Fe₃O₄@β-CD/MWCNT	（1）多壁碳纳米管（MWCNT）具有较大的比表面积，能够在富集TBBPA的同时提供丰富的活性位点；（2）β-环糊精（β-CD）可以增强TBBPA的水溶性，并将污染物封装在内腔内；（3）Fe²⁺在Fe₃O₄表面与H₂O₂反应生成·OH，从而降解TBBPA	97%的TBBPA可以被去除	〔34〕
Graphene-BiFeO₃-H₂O₂-UV-EDTA	（1）石墨烯具有完美的二维循环平面结构，可以作为一种优良的催化剂载体；（2）复合材料石墨烯-铁酸铋（Graphene-BiFeO₃）有较大的比表面积，增大吸附容量和电子转移能力，有利于光诱导活性物质的产生	15 min TBBPA去除率达80%	〔35〕

工艺技术	实验条件	去除效果	文献
US	超声频率为40 kHz，声强0.255 W/cm²，ρ（4，4’-DBB）=6 mg/L	240 min降解率为18%	〔38〕
UV/TiO₂		240 min降解率为43.16%
US-UV/TiO₂		240 min降解率为78.8%
US	超声频率20 kHz，声强0.16 W/cm²，ρ（4，4’-DBB）=10 mg/L，ρ（H₂O₂）=20 mg/L	240 min降解率为12.1%	〔39〕
H₂O₂		210 min降解率为13.9%
US-H₂O₂		180 min降解率为20.9%
US	ρ（BDE-209）=20 mg/L，pH=2，超声功率 420 W，ρ（H₂O₂）=150 mg/L	80 min降解率为40%	〔40〕
Fenton		80 min降解率为25%
US-Fenton		80 min降解率为100%

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