發(fā)布時(shí)間：2020-08-11 11:54

【摘要】：十溴聯(lián)苯醚(BDE209)是電子垃圾拆解地區(qū)土壤中的主要有機(jī)污染物,進(jìn)入土壤中的BDE209很難被降解,嚴(yán)重威脅當(dāng)?shù)丨h(huán)境安全和人體健康。使用納米零價(jià)鐵-化學(xué)氧化聯(lián)合技術(shù)可以達(dá)到對BDE209的礦化,避免降解不徹底導(dǎo)致對環(huán)境的二次污染。本文使用液相還原法合成高嶺土負(fù)載硫化納米零價(jià)鐵(K@S-nZVI),將其用于激活過硫酸鹽(PS)降解電子垃圾拆解地土壤中的BDE209,對反應(yīng)條件進(jìn)行優(yōu)化并探索其降解機(jī)理,主要研究成果如下:(1)對合成的K@S-nZVI進(jìn)行表征,SEM表征可觀察到硫化納米零價(jià)鐵顆粒均勻附著在片狀高嶺土上,且表面呈現(xiàn)褶皺狀;XRD和XPS分析顯示,K@S-nZVI的表面含有零價(jià)鐵、鐵的氧化物、鐵的氫氧化物和鐵的硫化物,證明納米零價(jià)鐵被成功硫化。(2)與傳統(tǒng)的納米零價(jià)鐵和硫化納米零價(jià)鐵相比,K@S-nZVI激活PS氧化體系對BDE209的降解效果最好。這是由于使用負(fù)載和包覆兩種改性方法制備得到的K@S-nZVI分散性更好,且不易氧化團(tuán)聚,能夠在較長時(shí)間保持穩(wěn)定。(3)探討了硫鐵比、PS的濃度、K@S-nZVI的投加量、pH值和溫度對BDE209降解效果的影響,結(jié)果表明,K@S-nZVI的硫化程度過高或過低都會降低對BDE209的降解效果,投加過量的K@S-nZVI會使降解效果下降,降解效果會隨PS的濃度和溫度的增加而增加,酸性環(huán)境會促進(jìn)降解反應(yīng)的進(jìn)行,而堿性環(huán)境會對降解反應(yīng)有抑制作用。當(dāng)硫鐵比為1:4,PS與K@S-nZVI的摩爾比為2:1,PS的濃度為0.2 mol/L,pH值為3,溫度為313 K時(shí),K@S-nZVI激活PS氧化體系對BDE209的降解效率可以達(dá)到88.32%。該降解過程符合偽一級動(dòng)力學(xué)模型,反應(yīng)速率常數(shù)(k_(obs))與反應(yīng)體系溫度符合阿倫尼烏斯公式,反應(yīng)活化能為52.4 kJ/mol。(4)在K@S-nZVI激活PS氧化體系中同時(shí)存在SO_4~-·和HO·,在酸性條件下,SO_4~-·在降解反應(yīng)中占主導(dǎo)地位,中性條件下,SO_4~-·和HO·同時(shí)對降解反應(yīng)起作用,而在堿性條件下HO·對降解反應(yīng)的貢獻(xiàn)更大。(5)在K@S-nZVI激活PS氧化體系降解土壤中BDE209的過程中,PS的濃度是一個(gè)逐步下降的過程,反應(yīng)結(jié)束后,仍有16%左右的PS剩余。(6)使用K@S-nZVI激活PS氧化體系降解土壤中BDE209的產(chǎn)物包括BDE207、BDE206、BDE203、BDE196、BDE190、BDE183、BDE154、BDE153、BDE119、BDE99、BDE66、BDE47、BDE28、BDE17和BDE7,說明該體系對BDE209的降解是一個(gè)逐步脫溴的過程。隨后自由基進(jìn)行取代反應(yīng),并攻擊低溴代聯(lián)苯醚的醚鍵和苯環(huán),最終將BDE209分解為二氧化碳、水和短鏈羧酸。
【學(xué)位授予單位】：太原理工大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2019
【分類號】：X53
【圖文】：

子垃圾拆解地主要分布在廣東貴嶼鎮(zhèn)、清遠(yuǎn)龍?zhí)伶?zhèn)、浙江臺州等地，在這些地區(qū)著大量等待處理的電子垃圾，這些電子垃圾在光照和降水等外界因素作用下，持境中釋放有毒有害物質(zhì)。由于資金匱乏和技術(shù)水平的限制，當(dāng)?shù)鼐用穸嗖捎煤唵蔚姆椒ㄌ幚黼娮永鴱U棄物（如圖 1-1 所示）：通過切割分離電子垃圾的各個(gè)組件塑料、橡膠、鐵片和銅片等；采用火燒融或酸洗的方式將電線及電纜表面的橡膠收集銅絲；用火加熱電路板，待其軟化后用鑷子分離電路板上的晶片、電容和焊錫；將電子垃圾混合均勻后放入熔爐，從爐渣中回收銅和其他貴金屬。這些原始技術(shù)在實(shí)際操作中存在極大風(fēng)險(xiǎn)，焚燒過程中會產(chǎn)生大量煙塵，在加熱作用下，圾中的有毒物質(zhì)會釋放進(jìn)入外界環(huán)境，酸洗過程中，重金屬溶入強(qiáng)酸，酸洗結(jié)束后的酸液被傾倒，其中的重金屬和持久性有機(jī)污染物也會隨之滲入土壤中，并隨地和地下水逐步向遠(yuǎn)處擴(kuò)散。沒有利用價(jià)值的電子垃圾會被填埋，持續(xù)向環(huán)境中釋物質(zhì)。綜上，電子垃圾拆解地區(qū)及周邊地區(qū)環(huán)境狀態(tài)不容樂觀。

定義和性質(zhì)BDEs）是一種廣泛應(yīng)用于電子產(chǎn)品中的溴代阻燃構(gòu)式如圖 1-2 所示。根據(jù)溴原子的個(gè)數(shù)和與苯環(huán)的系組，共 209 種溴代聯(lián)苯醚。PBDEs 的沸點(diǎn)在 583 K中，PBDEs 只屬于一種添加劑，并不與電子產(chǎn)品中品的運(yùn)行、廢棄堆放、拆解、熱處理和焚燒過程中學(xué)性質(zhì)穩(wěn)定，進(jìn)入環(huán)境中的 PBDEs 不易被降解，用向周邊地區(qū)擴(kuò)散，并隨著食物鏈富集對生物造成表明，PBDEs 可改變供試動(dòng)物甲狀腺細(xì)胞形態(tài)、使通過調(diào)整生物體內(nèi)的信號化學(xué)物質(zhì)，影響內(nèi)分泌系大腦皮層關(guān)鍵蛋白的表達(dá)[18]。王興華[19]研究發(fā)現(xiàn)集在肝臟中，損害肝臟功能。

研究技術(shù)路線

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