【摘要】：過(guò)氧乙酸(Peracetic acid,PAA)作為常規(guī)的消毒劑,因其優(yōu)異的殺菌、無(wú)毒性能而被廣泛使用;近三十年來(lái),隨著PAA在水處理中的逐漸應(yīng)用,人們發(fā)現(xiàn)PAA可同時(shí)作為氧化劑用于污染物的去除。目前,關(guān)于PAA活化和其機(jī)理研究并不多。過(guò)渡金屬鈷對(duì)無(wú)機(jī)過(guò)氧化物如過(guò)一硫酸鹽(PMS)有優(yōu)異的活化性能,微量的鈷即可迅速活化PMS的過(guò)氧鍵產(chǎn)生高活性的硫酸根自由基(SO_4~-?)。為了探索過(guò)渡金屬鈷是否對(duì)有機(jī)過(guò)氧化物PAA的過(guò)氧鍵也有同樣的效果,探究自由基類型和分析影響因素等,本文采用過(guò)渡金屬鈷活化PAA來(lái)降解偶氮染料,研究均相和非均相兩種體系高效活化PAA的方法。具體內(nèi)容包括:(1)研究均相體系中二價(jià)鈷離子(Co~(2+))活化PAA降解酸性橙(AO7)。主要評(píng)估均相體系中PAA的氧化性能及考察不同因素對(duì)AO7脫色的影響。研究表明,該體系能將有機(jī)染料有效脫色。其氧化能力與Co~(2+)/PMS體系相當(dāng),并優(yōu)于Fenton體系。AO7的脫色效果隨PAA和Co~(2+)濃度的升高而升高,其中[Co~(2+)]_0為0.01mM、[PAA]_0/[AO7]_0為4/1時(shí),反應(yīng)60 min可使92%的AO7脫色。弱酸或中性的環(huán)境有利于AO7的脫色,存在氯離子和腐植酸時(shí)不利于AO7的脫色。采用抑制劑抗壞血酸、叔丁醇、甲醇等實(shí)驗(yàn)方法,推測(cè)Co~(2+)/PAA體系中產(chǎn)生的CH_3COO·和CH_3COOO·是脫色AO7的主要自由基。紫外可見光譜分析表明該自由基主要攻擊AO7分子中的偶氮鍵及萘環(huán)結(jié)構(gòu),從而達(dá)到AO7脫色效果。(2)在均相體系的基礎(chǔ)上,研究非均相體系中四氧化三鈷(Co_3O_4)活化PAA降解金橙G(OG)。主要評(píng)估非均相體系中PAA的氧化性能、考察不同因素對(duì)OG脫色的影響以及催化劑的穩(wěn)定性能研究。研究表明,OG的脫色效果隨PAA濃度和Co_3O_4投加量的增加而加強(qiáng);近中性的pH值有利于OG的脫色,這意味著該項(xiàng)技術(shù)有可能應(yīng)用于實(shí)際環(huán)境中;但陰離子(如氯離子和碳酸氫根離子)的存在可以抑制OG脫色。自由基抑制實(shí)驗(yàn)、電子順磁共振(EPR)實(shí)驗(yàn)以及X射線光電子能譜(XPS)分析的結(jié)果表明,CH_3C(=O)O·和CH_3C(=O)OO·同樣在該體系中起關(guān)鍵作用。此過(guò)程還涉及≡Co~(2+)與≡Co~(3+)的相互轉(zhuǎn)化以及晶格氧與吸附氧的含量變化。掃描電子顯微鏡(SEM)和X射線衍射(XRD)分析表明,Co_3O_4具備良好的催化性能,優(yōu)異的重復(fù)使用性和長(zhǎng)期穩(wěn)定性。無(wú)論是形態(tài)還是結(jié)構(gòu)性質(zhì),都沒(méi)有觀察到Co_3O_4在反應(yīng)前后的變化。通過(guò)ICP-MS測(cè)定鈷離子最大浸出量為0.105 mg/L,低于標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的1.0 mg/L。三價(jià)鈷是濾液中鈷的主要形式,并且在OG降解過(guò)程中幾乎對(duì)PAA不起作用。此外,Co_3O_4/PAA體系對(duì)其他有機(jī)物質(zhì)(例如本文中選擇的其他12種污染物)有選擇性的高效氧化效果。本文提出過(guò)渡金屬鈷及其氧化物可以高效活化PAA產(chǎn)生有機(jī)自由基,在溫和條件中可以有效脫色有機(jī)染料和選擇性降解其他有機(jī)污染物。研究結(jié)果豐富了PAA高級(jí)氧化過(guò)程及其相關(guān)機(jī)理研究,在環(huán)境污染治理和水處理研究方面提供了新技術(shù)和必要的科學(xué)依據(jù)。
【學(xué)位授予單位】：蘇州科技大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2019
【分類號(hào)】：X703
【圖文】：

第四章 非均相體系 Co3O4活化 PAA 降解金橙 G 的研究本章實(shí)驗(yàn)在均相體系的基礎(chǔ)上，進(jìn)一步探索非均相體系的性能研究。采用Co3O4/PAA 體系，以金橙 G（OG）為目標(biāo)污染物，研究該體系對(duì) OG 的脫色效果。評(píng)估 Co3O4/PAA 體系的基本性能、研究各種因素對(duì) OG 脫色效率的影響、通過(guò)使用自由基清除劑與電子順磁共振（EPR）技術(shù)相結(jié)合來(lái)驗(yàn)證 Co3O4/PAA 體系中涉及的活性物質(zhì)、研究 Co3O4催化劑的穩(wěn)定性以及評(píng)估 Co3O4/PAA 體系的其他性能。4.1 Co3O4/PAA 體系基本性能分析4.1.1 表征分析圖 4-1 對(duì)應(yīng)于反應(yīng)前后 Co3O4的 SEM 圖像。如圖所示，反應(yīng)前（a）與反應(yīng)后（b）的 Co3O4都具有相似的球形形態(tài)。表明在本研究體系中，Co3O4在反應(yīng)過(guò)程中的形貌基本維持不變。(a) 反應(yīng)前 (b) 反應(yīng)后

技大學(xué)碩士論文 第四章 非均相體系 Co3O4活化 PAA 降解金橙 G ≡Co2++OH-→≡CoOH+≡CoOH++OH-→≡Co(OH)2CH3C =O OO →O2+ CH3C =O (以上自由基生成路徑可以用圖 4-17 簡(jiǎn)單描述，即在 Co3O4/PAA 體系中 CH3C(=O)O 和 CH3C(=O)OO 自由基，并伴隨≡Co2+-≡Co3+-≡Co2+、吸附氧的相互轉(zhuǎn)化過(guò)程，這使得 Co3O4能夠保持優(yōu)異的催化性能。

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號(hào)：2787270