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环境激素(EDCs)作为具有高毒性、生物累积性的难降解有机污染物,随着现代工业的发展,在环境中的检出率越来越高,对生态和人类健康的危害日益严重。城市污水是回用水的主要来源,已成为缓解水资源紧缺的必然趋势,但是回用水中含有的环境激素类物质对污水回用产生的生态风险日益备受关注。因此,对城市污水处理厂环境激素类污染物控制技术的研究,具有重要的理论指导意义和实际应用价值。本课题是山东省高等学校科技计划项目(J11LB18)的主要研究内容,以三类典型EDCs-多环芳烃(PAHs)、多氯联苯(PCBs)和邻苯二甲酸酯(PAEs)为研究对象,分析确定了城市污水处理厂典型环境激素在各污水处理单元的分布和去除规律；采用水热法合成了光助Fenton氧化专用纳米α-Fe2O3催化剂,并运用XRD、TEM、SEM技术表征了其纳米结构；研制了光助活性炭负载纳米α-Fe2O3催化氧化固定床反应器,优化了光催化氧化固定床反应器的运行参数；测定了其对城市污水处理厂二沉池出水中三类环境激素的去除效果,探讨了环境激素类污染物的光催化氧化降解反应机理。主要研究工作和成果如下：(1)建立了环境样品中PAHs、PCBs和PAEs的GC-MS-MS检测分析方法,确定了三类EDCs的固相萃取预处理方法、气相色谱分离条件和质谱条件。分析确定了光大水务(济南)有限公司二厂典型环境激素在各处理单元的分布和去除规律：在各处理工艺单元处均检测到6种PCBs、4种PAHs和6种PAEs,其中,二氯、三氯、四氯联苯浓度较高,4种PAHs含量无明显占优的种类,而6种PAEs中DEHP浓度最高；夏季水样中EDCs含量较冬季高,而污泥中的含量相反；水厂出水中ΣPCBs和苯并芘浓度均高于地表水环境质量标准限值,且苯并芘的浓度高出一个数量级,出水PAEs中DEHP浓度最高,但低于地表水环境质量标准限值；污泥中EDCs的含量远高于污水中的含量,含量均满足农用标准关于三类环境激素的含量要求。传统的污水处理工艺对EDCs的去除效果欠佳,甚至部分环境激素只是从污水吸附转移到污泥中。(2)在课题组前期研究基础上,探索出一种不需添加任何额外有机试剂且能合成新型光助Fenton氧化用α-Fe2O3纳米催化剂的高温高压水热液相合成方法,合成的α-Fe2O3纳米粒子形态为典型的四方体结构,大小70nm左右,尺寸分布较均匀,并且具有良好的分散性。研究了合成温度对纳米晶体形态的影响(从无规则到纳米方体),以及反应时间对产品物相的影响(时间不足时产品含有α-FeOOH相),得出最佳合成温度和时问分别为180℃和6h。应用合成纳米α-Fe2O3催化Fenton的氧化效果和速率较传统光Fenton氧化均有显著提高,且减少40%的FeSO4-Fe投加量。对比普通市购Fe203,研究合成的纳米α-Fe2O3催化活性更强,使反应体系对紫外光利用率更高,对水中难降解有机物的去除效果和降解速率均有较大提高。(3)制备出适用于本研究的带挡板廊道式重力流不循环光催化氧化固定床反应器,光源为紫外光,纳米α-Fe2O3催化剂载体为椰壳活性炭,活性炭的改性处理为HN03氧化改性与N2还原改性相结合方式,催化剂的负载采用高温吸附固定。反应器主体长107cm,宽45cm,高38cm,实际水深25cm,单廊道宽15cm,反应区总容积约120L。优化出反应器的最佳运行条件为：pH=3.0, H2O2投加量40.0mmol/L, CAC投加量800g,FeSO4投加量1.8mmol/L,进水流量Q为0.8 L/min,即相应的水力停留时间T为150min。在最佳运行条件下,光催化反应器对模拟废水中苯酚的去除率可达90%以上,且反应器的运行稳定性高,可靠性强。(4)反应器对三类环境激素的去除效果显著,反应器出水α-苯并芘及PCBs、PAEs总量均低于《地表水环境质量标准》的标准限值。从去除效果看,4种PAHs中萘的去除率最高,荧蒽次之,蒽和α-苯并芘的去除率稍低；随着联苯上被取代的氯原子数量的增加,去除率有所降低；以氯原子取代的1或1’为参考位置,含有对称对位取代氯原子的多氯联苯去除率稍低,而邻、间位取代的多氯联苯去除率较高；6种PAEs中侧链越短越简单者,越易被氧化去除,侧链越长越复杂者,越难以被氧化降解；反应器对PAHs、 PCBs和PAEs三类环境激素的去除率分别为87.20%、82.52%和86.60%。(5)纳米α-Fe2O3光催化Fenton氧化体系中,纳米α-Fe2O3受到光激发产生电子-空穴对,光生空穴α-Fe2O3(h+)可直接将环境激素类物质氧化为各种有机自由基,再将自由基降解为小分子物质或C02和H20；光生电子α-Fe2O3(e-可与体系中多种物质反应产生羟基自由基(·OH),羟基自由基攻击环境激素类物质。流动水体中以Fenton反应为主,增强体系氧化能力。同时,改性活性炭将水中污染物的浓度在炭表面区域获得浓缩,起到富集放大作用,形成负载纳米催化剂活性炭吸附、表面扩散、光催化氧化降解、原位再生、再吸附污染物的循环过程,产生吸附与光催化氧化的协同效应,即一种纳米α-Fe2O3光催化Fenton氧化-吸附耦合去除机理,达到水体的深度净化。