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烷基酚聚氧乙烯醚(APEOn，主要包括壬基酚聚氧乙烯醚和辛基酚聚氧乙烯醚)是一种重要的非离子表面活性剂，广泛应用于日常生活中的洗涤用品、农药剂型以及工业生产。APEOn在天然水环境中可发生降解，其乙氧基(EO)链被逐步打断，形成保留1-3个EO的APEO1-3，再被氧化成相应的羧酸(APEC1-3)，最终为烷基酚(AP)，相关代谢物在环境中(空气、土壤、水体以及底泥等)被广泛检出。其中，AP、APEO1-3、APEC1-3被证实具有雌激素活性，且毒性比母体(APEOn)更高，因此烷基酚聚氧乙烯醚污染近年来引起了人们的高度重视。
APEOn在水环境中的分布归趋，包括在底泥上的吸附、微生物降解以及在生物体内的富集都已有很多研究报道，而烷基酚聚氧乙烯醚在水环境中的最终归趋仍然不是十分明了。通常认为，烷基酚聚氧乙烯醚在水环境中的降解主要是生物降解，同时，光解对烷基酚聚氧乙烯醚在水环境中的归趋也起到重要的作用。在对烷基酚聚氧乙烯醚污染水体处理方面，许多处理方法例如高级氧化工艺(AOP)、生物降解法被用来去除APEOn及其相关污染物，但APEOn在许多固体(例如粘土矿物、树脂、中孔炭等)上的吸附行为却研究得较少。
本论文主要包括两个方面，其一是探讨在含有天然水体成分(硝酸根离子或铁．草酸盐配合物)的水溶液中APEOn的光解；其二是探讨特定吸附剂(粘土矿物、树脂、中孔炭分子筛)对APEOn的吸附行为。
1、APEOn在天然水体成分溶液中的光解
以1000W氙灯为模拟太阳光光源，研究了典型的APEOn类代表物Triton X-100(TX)在天然水体成分硝酸根、铁—草酸盐配合物溶液中的光解动力学以及影响因素，并采用分子探针法和电子顺磁共振(EPR)技术分别鉴定了二种体系中光化学生成的活性氧自由基，通过高效液相色谱—电喷雾质谱(HPLC—ESI-MS)联用技术鉴定了烷基酚聚氧乙烯醚的光解产物及中间体，推测了光解途径，初步探讨了TX在二种光化学反应体系中的光解机理。主要结论如下：
(1)TX直接在光的照射下可发生光解，但光解速度较慢，加入硝酸根或铁—草酸盐配合物后，其光解速度显著加快，光解符合一级反应动力学。在本实验条件下浓度为20mg/L的TX在硝酸根或铁—草酸盐配合物溶液中光解的半衰期均小于30min。影响TX光解速度的因素主要有：水体pH值、硝酸根或铁—草酸盐配合物的浓度以及TX的初始浓度等。在酸性和中性条件下TX的光解速率较碱性条件下大，且提高硝酸根或铁—草酸盐配合物的浓度或降低TX的初始浓度，TX的降解速率增大。
(2)以硝基苯作为检测HO·的分子探针，测定出本实验条件下4.8mmol/L硝酸根溶液中光解生成的羟基自由基稳态浓度为6.11×10-14mol/L，推算出TX与HO·的二级反应速率常数为1.71×1010M-1s-1；铁—草酸盐配合物溶液中([Fe3+]=10μmol/L，[C2O42-]=100μmol/L)光解生成的羟基自由基稳态浓度为8.33×10-14mol/L，推算出TX与HO·的二级反应速率常数为1.29x1010M-1S-1。两种不同的光解体系推导出来的TX与HO·的二级反应速率常数极为接近。
以DMPO作为HO·捕获剂，检测到硝酸根溶液光解产生的的DMPO—OH加合物的EPR信号，当体系中加入HO·清除剂异丙醇时，观察不到此信号。表明硝酸根溶液光解产生了HO·。铁—草酸盐配合物溶液的光解不仅检测到DMPO—OH加合物的EPR信号，还检测到DMPO—OOH加合物的EPR信号。加入超氧阴离子自由基的清除剂SOD后，检测不到此信号，证明在铁—草酸盐配合物溶液光解的过程中产生了O—2·自由基。
(3)采用HPLC—ESI-MS联用技术，测定了TX在硝酸根溶液和铁—草酸盐配合物溶液中的光解产物。结果表明：在两种体系中光解产生的HO·能同时竞争地与烷基、苯环以及乙氧基链反应，生成羟基化合物、短乙氧基链的TX以及TX的羧基化合物等。
2、粘土矿物、树脂、中孔炭分子筛对APEOn的吸附行为研究分别使用蒙脱土、XAD—4与NDA—804树脂、中孔炭CMK-3对APEOn进行吸附，研究了吸附动力学以及吸附等温线，并在此基础上探讨了不同的吸附剂对APEOn的吸附机理。
(1)使用自然界广泛存在的天然蒙脱土对典型的APEOn类物质NP9、NP10、TX-100进行吸附，结果表明三者在蒙脱土上都有较高的吸附量，吸附等温线为S型，符合Langmuir—Freundlich吸附模型，吸附量大小为NP9＞NP10＞TX-100。温度对吸附的影响较大，在小于40℃时，提高温度吸附量减小，而当温度超过40℃时，升高温度则有利于吸附的进行。pH值对吸附的影响不大，主要是因为APEO是非离子表面活性剂，在水溶液中不电离。吸附动力学拟合结果表明，APEO在蒙脱土上的吸附符合假二级反应动力学，其吸附速率大小为NP9＞NP10＞TX-100。解吸实验表明，在水溶液中APEOn难以从蒙脱土中解吸出来，而在乙醇溶液中，其解吸能力大大加强。
(2)使用树脂XAD—4和NDA—804从水溶液中吸附NP10，结果表明两种树脂对NP10都有较好的吸附效果，温度对吸附有很大的影响，升高温度吸附量增大，可能是与温度升高时NP10在水溶液中溶解度变小有关。NDA—804对NP10的吸附效果要优于XAD—4，这与它的化学特性以及孔结构有关。NP10在两种树脂上的吸附都能用Langmuir吸附等温线方程很好的拟合，表明属于单层分子吸附。
(3)使用SBA-15为模板，合成了中孔炭分子筛CMK-3并对其进行表征，TEM、XRD和N2吸附结果表明合成的CMK-3是其模板SBA-15的完美的复制品。CMK-3能有效地从水溶液中吸附NP10，其吸附量远远大于普通的活性炭。温度对吸附有较大的影响，在实验范围内，升高温度吸附量降低。NP10在CMK-3上的吸附等温线符合Langmuir—Freundlich方程，在15、25和35℃时吸附量分别为923、720和463mg/g。温度的增加会导致吸附模型的改变，在35℃时NP10在CMK-3上的吸附符合Langmuir模型。吸附速率与NP10初始浓度有关，初始浓度较高时由于较远的扩散路径以及中孔管道的阻塞会导致吸附速率降低。NP10在CMK-3上的吸附符合假二级动力学方程。吸附是以孔填充模式进行，但是，在15℃和25℃时NP10在CMK-3上的吸附点是不相同的。在较低的平衡浓度下，NP10吸附在CMK-3的中孔孔道之内，而在较高的平衡浓度下，NP10会进一步吸附在CMK-3的外表面上。N2吸附等温线表明NP10在CMK-3上吸附后CMK-3的中孔体积随着吸附量的增大而减小，但孔宽度却未发生变化，意味着NP10分子优先地吸附在CMK-3的中孔孔道之内。