有机质胶体对卡马西平在多孔介质中迁移影响模拟实验

有机质胶体与有机污染物的相互作用会影响污染物在多孔介质中迁移转化等环境行为.为研究有机质胶体对药物和个人护理品(PPCPs)在土壤环境中迁移的影响,本实验以卡马西平(CBZ)为目标污染物,用商用腐殖酸制备有机质胶体,分别选择石英砂、标准土和野外所取土样为研究介质,通过室内土柱模拟实验探究有机质胶体存在时污染物在多孔介质中的迁移行为.结果表明,描述一维溶质运移的两点化学非平衡模型能够较好模拟CBZ在各介质土中的运移过程,说明污染物运移过程中与介质间发生了化学非平衡吸附作用;石英砂柱中加入胶体后,对CBZ的吸附过程无明显影响,但在解吸时阻滞因子及滞留量变小,可见胶体与石英砂间作用微弱,解吸过程中胶体与污染物结合形成复合体后对污染物有增溶作用;胶体存在时,标准土和自然土对CBZ的吸附量和迁移阻滞强度均明显大于石英砂,其中有机质及黏土矿物的作用最为明显,有机质中的低能/高能吸附位点以及黏土矿物极性表面均能够固定污染物;由于有机质含量较高,自然土对CBZ在吸附-解吸过程中的阻滞截留强度大于标准土.针对本实验中CBZ的迁移情况,提出了疏水性有机污染物在含有机质胶体土壤中的迁移过程中各种作用的概念模型.     

DOM纳滤膜污染及对膜截留卡马西平性能的影响

研究了天然原水中溶解性有机物(DOM)对HL和ESNA1-K两种纳滤膜造成的膜污染及其对膜截留卡马西平(CBZ)性能的影响.结果表明,DOM的存在造成了严重的膜污染和通量衰减.膜污染对CBZ截留率的影响与膜本身的特性和污染物特性有关,DOM通过在膜表面形成污染滤饼层和进入膜孔内部造成的膜孔堵塞,影响弱疏水性的CBZ从水中的分离,青草沙水库原水中的DOM引起的膜污染提高了两种纳滤膜对CBZ的截留效果,而太湖DOM造成的膜污染会降低CBZ的截留效果.研究还发现,中等相对分子质量(1 500~10 000)有机物会紧密地黏附在膜表面形成滤饼层,从而改变膜表面的疏水性能,小分子主要通过进入膜孔导致膜孔径堵塞.滤饼层的疏水性和浓差极化作用以及膜孔径的堵塞造成膜通量衰减并影响CBZ去除率.应用XDLVO理论对DOM造成的膜污染的分析结果表明,太湖DOM的疏水性明显强于青草沙DOM,其分子间的聚合自由能更负,与膜的黏附自由能更负,因而造成的膜污染和通量衰减更严重.     

Estrogen receptor mediated activity in bankside groundwater, with flood suspended particulate matter and floodplain soil - an approach combining tracer substance, bioassay and target analysis

Bankside groundwater is widely used as drinking water resource and, therefore, contamination has to be avoided. In the European Union groundwater protection is explicit subject to Water Framework Directive. While groundwater pollution may originate from different sources, this study investigated on impacts via flood events.Groundwater was sampled with increasing distance to the river Rhine near Karlsruhe, Germany. Samples were HPLC-MS-MS analyzed for the river contaminant carbamazepine to indicate river water infiltration, giving permanent presence in 250 m distance to the river (14-47 μg L⁻¹). Following a flood event, concentrations of about 16-20 μg L⁻¹ could also be detected in a distance of 750 m to the river. Furthermore, estrogenic activity as determined with the Yeast Estrogen Screen assay was determined to increase up to a 17β-ethinylestradiol equivalent concentration (E-EQ) = 2.9 ng L⁻¹ near the river, while activity was initially measured following the flood with up to E-EQ = 2.6 ng L⁻¹ in 750 m distance. Detections were delayed with increasing distance to the river indicating river water expansion into the aquifer.Flood suspended matter and floodplain soil were fractionated and analyzed for estrogenic activity in parallel giving up to 1.4 ng g⁻¹ and up to 0.7 ng g⁻¹, respectively. Target analysis focusing on known estrogenic active substances only explained <1% of measured activities.Nevertheless, river water infiltration was shown deep into bankside groundwater, thus, impacting groundwater quality. Therefore, flood events have to be in the focus when aiming for groundwater and drinking water protection as well as for implementation of Water Framework Directive.     

两种不同形态MnO2降解卡马西平的效果及途径对比

研究了两种不同形态MnO₂（δ-MnO₂和胶体MnO₂）对难降解有机药物卡马西平（carbamazepine,CBZ）的去除效果,并通过液相色谱质谱联用技术（LC/MS）分析了不同pH值条件下δ-MnO₂和胶体MnO₂氧化转化CBZ的产物,探究其氧化转化途径.结果表明,δ-MnO₂和胶体MnO₂能通过化学氧化作用在2h内去除约1mg/L CBZ,相比之下,胶体MnO₂受pH影响较小且单位质量Mn对CBZ具有更好的去除效果.δ-MnO₂和胶体MnO₂与CBZ反应过程中各检出7种和4种产物.胶体MnO₂具有更强的氧化能力,越过了多种中间产物的产生步骤,使CBZ的降解途径更加简明.     

纳滤膜去除卡马西平的影响因素研究

主要研究了纳滤膜去除饮用水中卡马西平(CBZ)的影响因素.首先比较了膜NF270和NF90去除CBZ的效果,发现孔径较小的NF90对CBZ的去除效果远优于孔径较大的NF270.其次考察了CBZ初始浓度、pH值、离子强度和水温对去除率的影响.结果表明,pH值的降低,钙离子浓度的提高以及水温的提高会导致CBZ去除率的降低....     

浓度效应对卡马西平在生物炭上的吸附动力学影响

为了解人工合成药物在生物炭上的吸附动力学特征及其浓度效应的影响,选择卡马西平(CBZ)为目标污染物。探讨不同初始质量浓度(2、4、25、50 mg·L~(-1))在不同裂解温度(200、300、500℃)下制备的生物炭上的吸附动力学特征。结果表明,双室一级动力学模型可以精确地描述CBZ在生物炭上的吸附动力学特征。CBZ的快室吸附对总体吸附的贡献随初始浓度的增大而减小,而慢室吸附贡献则增大。π-π作用可能对CBZ的吸附贡献较大。孔隙填充可以描述慢室吸附过程,可能是吸附速率的控制环节。     

热激活过硫酸盐降解卡马西平和奥卡西平复合污染的研究

研究了利用热激活过硫酸钠降解卡马西平和奥卡西平复合污染的规律.通过HPLC分析发现,在30～ 50℃时,卡马西平和奥卡西平的降解率随着温度的升高而升高,50℃时,反应90 min后卡马西平降解率为65.5％,30 min内几乎能完全降解奥卡西平;提高过硫酸钠浓度有利于卡马西平和奥卡西平的降解,当过硫酸钠浓度为12.0 mmo1.L-1时,可分别在90 min和20 min内几乎完全降解卡马西平和奥卡西平;升高pH能提高卡马西平和奥卡西平的降解率,当pH为9.0时,可分别在75 min和15 min内将卡马西平和奥卡西平几乎完全降解.经淬灭实验和电子顺磁共振波谱仪检测表明,热激活过硫酸钠降解卡马西平和奥卡西平体系中起主要作用的自由基是·OH.结果表明,该法操作简单,pH适用范围广,可以在短时间内高效降解卡马西平和奥卡西平,实际应用前景良好,并可为实际废水中卡马西平、奥卡西平或其他有机污染物的降解提供参考.     

改性陶粒对水中卡马西平去除的动态吸附实验及模型

用CTMAB(十六烷三甲基溴化铵)对陶粒进行改性,以卡马西平(CBZ)为目标污染物,研究了吸附去除饮用水中CBZ的性能并探讨了其应用的可行性。通过滤料吸附去除CBZ的动态实验,发现改性陶粒的去除效果优于陶粒。进水CBZ浓度为2 μg·L-1时,改性陶粒对CBZ的去除率最高为50%,陶粒最高的去除率为40%。研究了滤料再生对吸附性能的影响,发现陶粒和改性陶粒对CBZ的去除均随再生次数的增加而降低,改性陶粒的去除效果仍优于陶粒,改性陶粒的使用期限更长久。讨论了修正前后的Thomas模型,推导得到能更准确描述穿透曲线的Thomas模型取值范围。滤料穿透曲线用原始Thomas模型能很好地计算的速率常数kTh和平衡吸附量q0。利用原始Thomas模型也能较为准确地预测滤柱的穿透时间。     

DOM不同相对分子质量组分在无机矿物上的吸附及其对卡马西平吸附的影响实验

为探究溶解性有机质(DOM)不同相对分子质量组分在矿物质上的吸附特征及其与药物和个人护理品(PPCPs)类污染物的结合作用对两者吸附过程的影响,以卡马西平作为目标污染物,用商用腐殖酸制备DOM,以石英砂代表无机矿物,开展吸附实验,并采用透析实验和红外光谱表征等手段,探讨了不同相对分子质量腐殖酸(HA)的结构特征及其与卡马西平(CBZ)的结合作用对HA或CBZ在固相介质上吸附作用的差异及产生机制.结果表明,大分子量HA有更多的羟基、芳香烃和脂肪烃,以疏水物质为主;而小分子量HA有更多的醇和羧基,以亲水物质为主.HA与CBZ的结合主要通过CBZ的氨基与小分子量HA中极性官能团的结合,以及CBZ疏水基团与大分子量HA中脂肪族与芳香族的疏水作用.CBZ与HA之间的相互作用对腐殖酸或卡马西平的吸附产生明显差异.当CBZ不存在时,石英砂主要通过疏水作用结合HA中疏水性大分子或与HA的羟基、羧基等发生交换配位反应,且石英砂更倾向于吸附HA中的脂肪性及疏水性大分子组分.当CBZ存在时,石英砂转而吸附HA中的小分子量部分,且HA在石英砂上的最大吸附量减小.当HA不存在时,CBZ可通过疏水作用,范德华力和极性相互作用使其在石英砂上有一定量的吸附.加入HA后,石英砂吸附增加的CBZ归因于部分HA分子与CBZ结合后共吸附或累积吸附于石英砂上.     

饮用水中卡马西平的臭氧和二氧化氯降解研究

采用臭氧(O3)和二氧化氯(ClO2)2种消毒方式对饮用水中卡马西平(CBZ)进行氧化降解,考察了不同影响因素(pH值、温度)条件下的氧化动力学,并通过对CBZ降解副产物的确定推测了2种消毒条件下CBZ的降解途径.结果表明,序批式条件下O3和ClO2对CBZ的降解均遵循二级反应动力学.pH值的升高对CBZ的O3和ClO2降解有负面效果;在10 ～ 25℃范围内,温度对CBZ的O3降解速率常数影响较小,但CBZ的ClO2降解速率常数随温度升高显著升高.采用UPLC-Q-TOF-MS对CBZ的O3和ClO2降解前后样品溶液进行扫描,均检测到8种降解中间产物,2种氧化方式主要通过环化加成、亲电取代(羟基化和氯取代)及杂环上的重排等途径来实现对CBZ结构的破坏.