水中新型有机污染糖精的氧化降解及动力学分析

摘要

糖精（Saccharin,SAC）是一种最早应用于食品、饮料、医药和饲料中的人工甜味剂，几乎不为人体和生物吸收，经排放进入水环境中，因检出频率及浓度高，衰减慢且存在毒性风险等被认定为环境新型有机污染物。本文对比了饮用水的多种预氧化工艺对水中SAC的降解效果，对UV/H2O2联用工艺降解SAC进行了动力学分析，同时，考察了氧化剂量、初始SAC浓度和水中常见共存阴离子(Cl^-、CO₃^2-、NO₃^-、SO₄^2-)等因素对氧化体系降解SAC的影响。结果表明：1)氯化、单独的UV或 H2O2对SAC去除能力低，分别为21.17%、9.74%和7.69%。臭氧和UV/H2O2联用两种氧化工艺对SAC的去除效果良好，氧化接触时间30 min后降解率均高于85%,UV/H2O2联用的降解和矿化速率更快。连续臭氧维持7.10 mg/min 通量60 min可降解99%以上的SAC，与20.4 mg/L H2O2在1.46mW/cm2 UV光强辐照60 min的效果相当。2)在对UV/H2O2联用工艺的影响因素考察中发现，H2O2投加量的增加会加快SAC的降解速率，但高浓度H2O2会抑制降解作用；UV光强的增加可促进降解反应，SAC初始浓度的增加会降低降解速率；酸性及较高温度对反应有促进作用。对糖精进行降解，UV/H2O2体系的最佳氧化条件为20.4 mg/L H2O2,1.46 mW/cm2辐照量，酸性条件（pH值3），水温30 ℃。水中常见离子对UV/H2O2降解SAC存在抑制作用，强弱次序依次为NO₃^-> SO₄^2-> CO₃^2-> Cl^-。3)UV/H2O2降解SAC主要通过羟基自由基（·OH）反应，降解途径可能为苯环被自由基羟基化，C—N键断裂。臭氧对SAC的降解效率较高，但氧化剂投加量较大，UV/H2O2联用可更高效地降解SAC，但能耗较高。因此仍需探索低碳、高效去除水源水中SAC等微量有机污染物的工艺。

关键词

UV/H2O2联用工艺 / 糖精 / 饮用水处理 / 氧化降解 / 水质安全

基金资助

国家自然科学基金项目（51678527; 51878582）; 浙江省自然科学基金项目（LY19E080019）