垃圾渗滤液中溶解性有机物的光催化氧化处理研究_贾陈忠_9787513054164

《垃圾渗滤液中溶解性有机物的光催化氧化处理研究》内容简介：本书在阐明垃圾渗滤液中溶解性有机物（DOM）的分子结构、元素组成以及官能团特征的基础上，探讨了光催化氧化处理过程中渗滤液DOM不同组分的结构和官能团变化特征，揭示了DOM不同组分的光催化降解规律和降解机理，讨论了其降解动力学特征；通过多种高级分离分析技术，鉴定了光催化氧化处理过程中DOM不同组分的降解中间产物，解析了DOM不同组分的光催化降解过程，拟合了光催化处理过程中DOM不同组分的降解预测模型。研究结果既充实了光催化氧化技术的基本理论，又为光催化氧化技术在废水处理中的实际应用提供理论和技术支撑，同时为废水中持久性有机污染物的处理研究提供新的思路和技术方法。

前言

进入21世纪以来，我国工业化、城镇化、科技化的进程在飞速发展，人民生活品质大幅度提高，但组成复杂、量大面广的城市生活垃圾污染问题对生态保护和环境管理提出严峻挑战。在我国很多地区，由于基础设施建设不到位，仍然沿袭以填埋为主的垃圾处置方式，而且各种工业、市政、家庭、建筑和医疗废弃物混合堆砌，导致垃圾成分复杂，填埋后存在诸多潜在二次污染问题，特别是垃圾渗滤液的污染，一直是环保工作者关注的热点和难点。众多垃圾填埋场附近污染的历史记录与现实调查表明，垃圾渗滤液对水环境（特别是地下水）、土壤环境以及生态系统等会带来严重污染，垃圾渗滤液的控制和处理是保证垃圾长期、安全处置的关键，因此对垃圾渗滤液必须进行妥善处理。

垃圾渗滤液中的污染成分相当复杂，一般含有高浓度有机物、重金属盐、SS及氨氮等，并且呈现强烈的时空变异性，这些污染物浓度受垃圾来源和成分、填埋状况、当地气候、水文条件和填埋时间等多种因素的影响。垃圾渗滤液中主要有机污染物高达近百种，部分有机物属于已被确认的致癌物、促癌物、辅致癌物或致突变物，有些已被列入我国环境优先污染物黑名单，因此垃圾渗滤液中难降解有机物的处理一直是国内外关注的焦点。

溶解性有机物（Dissolved Organic Matter，DOM）是指所有能够溶解于水中的有机物，是由带有多种官能团的芳香族和脂肪族碳氢化合物组成的复杂非均质混合物。从本质上讲，DOM包含溶解态的难降解有机物。由于DOM具有羧基、胺基、酚羟基、氨基、酯和酮等多种活性功能基团，能结合环境中许多金属离子和疏水性有机污染物，对环境污染物的形态、迁移、转化、毒性以及生物有效性等有重要影响。传统上，对DOM的研究集中于河流、湖泊、水库以及海洋等自然水体中。近年来，人为排放的DOM异常增高，特别是城市污水二级出水和各种工业处理水中残留DOM的排放，大大干扰了天然水体DOM的自然背景值和正常功能；同时，不同水处理工艺对DOM的降解转化影响差别很大，常规的氯消毒能使DOM形成多种具有三致性质的副产物。因此，很多学者越来越关注水处理过程中DOM的降解效果及转化机理的研究。垃圾渗滤液的有机物组成中最为活跃的是DOM，约占渗滤液总有机物的85%。由于垃圾渗滤液的独特性和复杂性，其中DOM的结构、成分、性质和种类极其复杂，远远超过其他类型的废污水，几乎囊括了DOM的所有特征。DOM的含量和性质直接影响着废水处理工艺的选择、运行条件的优化和处理效果的改善；特别是对于高浓度的难降解有机废水，DOM本身的降解更是起到决定性作用。认识水处理过程中DOM组分的结构、性质和含量的变化，明确其转化规律和降解机理，对改进水处理工艺、控制水处理参数以及避免后续二次污染和复合污染等有重要意义。因此，如何有效去除垃圾渗滤液中的DOM是环境工程研究面临的重大挑战，DOM与其他污染物的相互作用也是环境科学研究的热点和前沿课题。

目前以生物处理法为主的水处理技术对垃圾渗滤液的处理效果并不好，难以达到日渐严格的废水排放标准的要求。造成垃圾渗滤液难以处理的一个重要原因就是其中含有大量复杂的DOM，DOM可以与渗滤液中的其他污染成分相互作用，大大增加渗滤液的处理难度。光催化氧化技术是近年来发展起来的一种高级氧化处理技术，其中UV/TiO2光催化氧化技术具有工艺简单、能耗低、效率高、易操作、无二次污染等特点，被认为是降解持久性有机污染物最有前途、最有效的处理方法之一，很多研究者认为其适宜特殊废水垃圾渗滤液的处理。本书首先采用多种分离分析技术，全面阐述了垃圾渗滤液的基本理化性质；运用紫外光谱、红外光谱、凝胶色谱、荧光光谱及GC/MS等高级分析技术，精确表征了垃圾渗滤液中DOM不同组分的分布特征，解析了DOM不同组分的化学形态、元素组成、分子结构特征等；在此基础上，采用静态实验和模拟动态实验，探讨了UV/TiO2光催化氧化技术处理垃圾渗滤液的主要影响因素及去除效率，阐明了光催化氧化处理过程中垃圾渗滤液DOM不同组分变化特征以及有机物种类和数量的变化特征，以及DOM 内分子构型和各种官能团的变化情况，从物质结构的角度阐述了DOM的光催化转化过程，揭示了渗滤液DOM的光催化转化机理，探明了光催化处理前后渗滤液宏量指标变化的微观机理，推测了光催化氧化处理垃圾渗滤液中DOM不同组分的降解途径，建立了光催化氧化处理复杂体系有机物的多变量预测模型，比较了DOM不同组分的光催化转化特性。这对于优化UV/TiO2光催化处理法的实际运行参数，提高光催化处理效率具有重要指导作用。研究结果既充实了光催化氧化基本理论，又为光催化氧化技术在废水处理中的实际应用提供科学依据。

本书主要研究工作在中国地质大学（武汉）环境地质和生物地质国家重点实验室开展，是在国家自然科学基金（No.40830748和No.40972156）的支持下，在本人博士生导师王焰新教授的悉心指导下完成的。在工作过程中得到中国地质大学（武汉）张彩香、李平、甘义群、高旭波、童蕾、彭月娥、孔淑琼等多位老师的指导，在成书过程中得到山西师范大学秦巧燕老师、杨瑞林老师、赵凯丽研究生的大力帮助，在此一并表示诚挚感谢。

书中错误与不当在所难免，欢迎各位同仁批评指正。

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