【摘要】：迅猛的工業(yè)技術(shù)和科學(xué)技術(shù)的發(fā)展,大大便利了人類的生活,但是快速發(fā)展所導(dǎo)致的環(huán)境問(wèn)題也日益嚴(yán)重。工業(yè)三廢的排放、農(nóng)藥的不合理使用以及生活廢棄物的排放導(dǎo)致水環(huán)境不斷惡化。研究表明,農(nóng)藥的使用能有效的控制雜草蟲(chóng)害,增加農(nóng)作物的產(chǎn)量,但是農(nóng)藥的不合理使用會(huì)導(dǎo)致土壤中農(nóng)藥殘留現(xiàn)象的發(fā)生。這些殘留的農(nóng)藥能通過(guò)降雨和徑流等作用進(jìn)入水體,形成嚴(yán)重的農(nóng)藥水污染。甲草胺是一種常用的芽前除草劑,因其作用范圍廣而廣泛應(yīng)用于農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中。由于其在環(huán)境中較為穩(wěn)定且在水中的溶解度較高,世界各國(guó)都有水體中檢測(cè)到甲草胺的報(bào)道。甲草胺對(duì)于人的皮膚、眼睛和肝臟具有一定的傷害。長(zhǎng)期接觸甲草胺甚至有致癌的風(fēng)險(xiǎn)。然而,甲草胺在自然條件下卻很難被完全光解。因此,發(fā)展能完全去除甲草胺的技術(shù)迫在眉睫。Fenton氧化法是指Fe2+與雙氧水反應(yīng)生成羥基自由基(·OH)來(lái)降解污染物的技術(shù)。因具有操作簡(jiǎn)單、成本低廉、反應(yīng)條件溫等優(yōu)點(diǎn)而收到了廣泛的關(guān)注。然而,Fenton氧化法仍然存在雙氧水利用率低、體系pH適用范圍窄、容易產(chǎn)生鐵泥等問(wèn)題。文獻(xiàn)研究表明,鐵和草酸等還原性的有機(jī)配體形成絡(luò)合物能抑制鐵泥的產(chǎn)生并有效促進(jìn)Fenton體系中的鐵循環(huán),從而提高體系中雙氧水的利用率。然而關(guān)于鐵和有機(jī)配體形成的晶體化合物在Fenton反應(yīng)方面的應(yīng)用很少被報(bào)道。草酸亞鐵是一種典型的層狀材料,它由鐵原子與草酸根和水分子所形成的鏈狀結(jié)構(gòu)通過(guò)分子間氫鍵組裝而成。根據(jù)氫鍵組裝模式的不同,可以分為兩種晶型α-FeC204·2H20和β-FeC2O4·2H2O。本課題組之前的研究表明α-FeC2O4·2H2O能分解雙氧水降解污染物,且該體系適用pH廣泛。但是其仍然存在雙氧水利用率較低等問(wèn)題。因此本論文著眼于構(gòu)建高效的草酸亞鐵類Fenton體系,并研究其反應(yīng)機(jī)理,為該類Fenton體系在實(shí)際水污染治理中的應(yīng)用提供一定的理論基礎(chǔ)。首先,我們采用簡(jiǎn)單的真空加熱法合成了不含結(jié)晶水的FeC2O4,然后將其應(yīng)用于分解雙氧水降解甲草胺中。通過(guò)設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn),我們證明FeC2O4體系中均相Fenton反應(yīng)過(guò)程和異相Fenton反應(yīng)同時(shí)存在。且相比于α-FeC2O4·2H20,FeC2O4在兩種反應(yīng)過(guò)程中都展現(xiàn)出了更優(yōu)越的性能。通過(guò)捕獲實(shí)驗(yàn),我們證明體系中的主要活性物種為分解雙氧水產(chǎn)生的·OH。同時(shí),我們采用GC-MS檢測(cè)了甲草胺的降解中間產(chǎn)物,并推測(cè)出其可能降解路徑。此外,TOC測(cè)試結(jié)果表明,FeC2O4體系能使甲草胺礦化速率變快。最后,我們提出了 FeC2O4分解雙氧水降解甲草胺的機(jī)理。雖然,FeC2O4體系降解甲草胺速率較快,但是其反應(yīng)過(guò)程中鐵溶出量較多,導(dǎo)致FeC2O4無(wú)法循環(huán)使用,且FeC2O4體系并不能解決Fenton氧化法pH適用范圍窄的問(wèn)題。因此,接下來(lái),我們合成了更為穩(wěn)定的β-FeC2O4·2H2O,并在堿性條件下探究了其分解雙氧水降解甲草胺的效果。實(shí)驗(yàn)結(jié)果證明,相對(duì)于α-FeC2O4·2H20,β-FeC2O4·2H2O在堿性條件下具有更優(yōu)越的活性。對(duì)照實(shí)驗(yàn)表明,該體系中起作用的主要是表面二價(jià)鐵。XPS結(jié)果表明,β-FeC2O4·2H20性能較好的原因是β-FeC2O4·2H2O不容易與溶液中的OH-結(jié)合。同時(shí),我們也對(duì)堿性條件降解過(guò)程中甲草胺的降解路徑進(jìn)行推測(cè)。本論文證明我們構(gòu)建的草酸亞鐵類Fenton體系具有良好的去除污染物的性能,為草酸亞鐵類Fenton體系在實(shí)際水污染處理中的應(yīng)用提供了理論基礎(chǔ)。
【學(xué)位授予單位】：華中師范大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類號(hào)】：X592;O627.81
【圖文】：

１．１水污染現(xiàn)狀逡逑工業(yè)技術(shù)和經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展給人類的生活帶了許多的便利，同時(shí)也帶來(lái)的一系逡逑列的問(wèn)題，例如資源短缺、環(huán)境污染等。其中，工業(yè)三廢、生活垃圾、農(nóng)業(yè)污水等逡逑排放使人類賴以生存的自然環(huán)境不斷被破壞，危害人類健康。逡逑我國(guó)２０１６年環(huán)境公報(bào)指出［１］，全國(guó)３８８?jìng)�(gè)地級(jí)及以上城市中，僅８４個(gè)城市環(huán)逡逑境空氣質(zhì)量達(dá)標(biāo)，占全部城市的２４．９％，大氣污染情況相當(dāng)嚴(yán)峻。除大氣污染之外，逡逑我國(guó)水污染狀況同樣不容樂(lè)觀，調(diào)查結(jié)果顯示，全國(guó)地表水中，Ｉ類水、ＩＩ類水、逡逑ＨＩ類水、ＩＶ類水、Ｖ類水和劣Ｖ水類分別占２．４％、３７．５°／。、２７．９％、１６．８％、６．９％逡逑和８．６％。只有ＩＩＩ類及以上的水能用于飲用，也就是說(shuō)地表水中可用于飲用水的水源逡逑僅占地表水的６７．８％。對(duì)地下水的調(diào)查結(jié)果則顯示，在６１２４個(gè)地下水監(jiān)測(cè)站點(diǎn)中，逡逑水質(zhì)為優(yōu)良級(jí)、良好級(jí)、較好級(jí)、較差級(jí)和極差級(jí)的監(jiān)測(cè)點(diǎn)分別占１０．１％、２５．４％、逡逑４．４％、４５．４％和１４．７％，較好級(jí)以上地下水占比僅為３０．９％。７］Ｃ是人類賴以生存的逡逑重要資源，因此水污染的防治對(duì)于保障人類生存具有重要意義。逡逑Ｉｋ邐較差級(jí)

為了增加糧食產(chǎn)量，我國(guó)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)過(guò)程中大量使用化肥和農(nóng)藥。據(jù)中國(guó)農(nóng)藥工逡逑會(huì)協(xié)會(huì)統(tǒng)計(jì)顯示［６，＇邋２０１０年至２０１５年，我國(guó)農(nóng)藥市場(chǎng)平穩(wěn)，及至２０１５年，我國(guó)逡逑農(nóng)藥產(chǎn)量達(dá)到了邋１３２．８萬(wàn)噸（圖１．２）。其中除草劑、殺蟲(chóng)劑、殺菌劑所占比例分別逡逑為６２．１７％、２３．７８％和１１．３５％邋（圖１．２）。同時(shí)，我國(guó)也是一個(gè)農(nóng)藥使用大國(guó)，２０１４逡逑年，我國(guó)農(nóng)藥使用量為３０．９２萬(wàn)噸。然而，我國(guó)農(nóng)藥利用率較低，只有１０％的農(nóng)藥逡逑得到有效的利用Ｗ，而剩余未被利用的農(nóng)藥一部分通過(guò)降雨等過(guò)程進(jìn)入到水體，造逡逑成水體污染；另外一部分殘留在作物表面，通過(guò)食物鏈進(jìn)入人體，危害人類健康。逡逑（ａ）ｉｅｏＪ邐＾邐邋（ｂ）ｌ２0ｌ邐除菌劑W除蟲(chóng)Ｉ■－除－痛 逡逑＾邋１４０－邐｜＿邐＾１＇邐１００＊邐W逡逑灥k逡逑２０１０邐２０１１邐２０１２邐２０１３邐２０１４邐２０１５邐２０１０邐２０１１邐２０１２邐２０１３邐２０１４邐２０１５逡逑圖１．２邋（ａ）邋２０１０－２０１５年我國(guó)農(nóng)藥產(chǎn)量圖；（ｂ）邋２０１０－２０１５年我國(guó)農(nóng)藥分布圖逡逑１．１．３甲草胺除草劑的危害逡逑甲草胺（２－氯－Ｎ－（２，６－二乙基苯基）－Ｎ－（甲氧甲基）乙酰胺）是一種氯乙酰胺類芽前逡逑除草劑，廣泛應(yīng)用于棉花、玉米和大豆生長(zhǎng)過(guò)程中一年生闊葉雜草的去除，１９６７年逡逑由美國(guó)孟山都公司研發(fā)并推廣到全世界［８］。因其作用范圍較寬，其在美國(guó)東西部的逡逑用量一度超過(guò)了常用除草劑阿特拉津［９］。甲草胺在環(huán)境中較為穩(wěn)定

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本文編號(hào)：2726036