【摘要】：本文首先從我國水資源現(xiàn)狀和常規(guī)水處理工藝技術(shù)的背景出發(fā),綜述了臭氧在水處理中的應(yīng)用現(xiàn)狀。臭氧因?yàn)槠渚哂袕?qiáng)氧化性及消毒作用而經(jīng)常被用于水處理技術(shù)中。另外,由于臭氧氧化具有選擇性的特點(diǎn),臭氧化法也經(jīng)常應(yīng)用于某些有機(jī)物的選擇性合成中。基于單獨(dú)臭氧化法的缺陷和實(shí)際應(yīng)用的需求,結(jié)合固體堿(MgO)的特性,提出了本文的研究內(nèi)容。本論文主要分為兩個(gè)部分:MgO/GF催化臭氧化降解雙酚A的研究;固體堿MgO催化臭氧化茴香腦制備茴香醛的研究。利用石墨氈(GF)為載體,采用等體積浸漬法制備了MgO/GF催化劑。研究了MgO/GF催化劑對催化臭氧化降解雙酚A的性能。當(dāng)溶液初始pH為7.0,反應(yīng)9 min時(shí),MgO/GF催化臭氧化對雙酚A的去除率為88.2%,比單獨(dú)臭氧化的去除率提高了46.1%。溶液的初始pH對雙酚A降解有重要的影響,加入MgO/GF催化劑后可以有效提高溶液pH或緩解溶液pH的下降,進(jìn)而提高臭氧化的效率。不同pH的實(shí)驗(yàn)表明,MgO/GF催化劑可以使臭氧化降解雙酚A的效率提高近32%~46%。機(jī)理研究表明,MgO/GF催化臭氧化化雙酚A主要遵循羥基自由基反應(yīng)機(jī)理。臭氧與MgO/GF催化劑表面的堿性位不但可以催化臭氧分解生成羥基自由基,而且還可以對溶液pH起到提升或緩沖的作用,從而提高臭氧化的效率。MgO/GF催化劑重復(fù)使用五次時(shí)依然具有良好的催化活性,說明該催化劑相對較好的穩(wěn)定性。氣相色譜-質(zhì)譜聯(lián)用儀(GC-MS)和高效液相色譜儀(HPLC)的分析結(jié)果顯示,MgO/GF催化臭氧化降解雙酚A的中間產(chǎn)物主要包括對苯醌、對二苯酚、4-異丙基苯酚、4-異丙烯基苯酚、馬來酸以及乙酸等物質(zhì)。采用熱分解的方法制備固體堿MgO催化劑,研究了MgO催化臭氧化茴香腦制備茴香醛的性能。與傳統(tǒng)臭氧化法相比,MgO/GF/O_3不但可以簡化反應(yīng)流程,還可以有效提高茴香醛的收率。在15%水/乙醇體系中加入0.2 g MgO催化劑反應(yīng)150 min,一步法制備茴香醛的最大收率達(dá)83.6%。分析表明,溶劑中的水可以與兩性離子結(jié)合生成偕羥基過氧化物,然后直接分解釋放出醛或酮,從而提高臭氧化反應(yīng)的效率。另外,溶劑引入水之后可以增大MgO的表面羥基密度,進(jìn)而提高其催化性能。
【學(xué)位授予單位】：浙江工業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2019
【分類號】：O643.36;TQ215;X703
【圖文】：

浙江工業(yè)大學(xué)碩士學(xué)位論文水處理技術(shù)的物理化學(xué)性質(zhì)O3）是一種有特殊魚腥味的氣體，為氧氣的同素異形體，是由如圖 1-1 所示）。臭氧的溶解度約是氧氣的 10 倍（水中），0 ℃常大約可以溶解 0.494 體積的臭氧�？梢杂煤嗬蓙砻枋龀粞踉谝欢囟认�，一定溶液中溶解的臭氧量與臭氧氣體作用在液體6]。

MgO 催化臭氧化降解雙酚 A 及合成茴香醛的性能探究表 1-2 不同物質(zhì)與臭氧的反應(yīng)速率常數(shù)[18]able 1-2. Reaction rate constants of different substances with ozone[18]稱k（L/(mol s)） 物質(zhì)名稱 k（L/(3 109NH3~5＞104HOCN ≤10-2~103乙酸 ＜3 1~105硝基苯 0.09有機(jī)物的氧化順序一般為：鏈烷烴＜醛＜醇＜多環(huán)芳烴＜酚＜胺物分子結(jié)構(gòu)上連有推電子基團(tuán)時(shí)，可以加快臭氧化反應(yīng)速率；基團(tuán)時(shí)，則會降低反應(yīng)速率。臭氧的化學(xué)性質(zhì)為，水中臭氧的去向主要有三種：單純的物理溢出，臭氧與水反應(yīng)以及臭氧自身的分解（包括各類自由基反應(yīng)），如圖 1-2

圖 1-3 臭氧在水中的分解機(jī)理[19]Figure 1-3. Decomposition mechanism of ozonein water[19]氧水處理過程中的物理化學(xué)原理氧水處理過程為基本的氣-液兩相反應(yīng)，包含以下幾個(gè)歷程：（1）氣相臭液后向液相中傳遞；（2）液相中的揮發(fā)性物質(zhì)隨氣體吹脫向氣相逸出；（相的臭氧與有機(jī)物發(fā)生直接氧化；（4）臭氧分解產(chǎn)生的自由基與有機(jī)物氧化。其去除過程可以用如下 1-1 式子表示[20]： S= X吹脫+ X直接氧化反應(yīng)+ X間接氧化反應(yīng)（1-1 S——有機(jī)污染物去除率 X吹脫——易揮發(fā)有機(jī)物物理上的吹脫 X直接氧化反應(yīng)——與臭氧直接氧化反應(yīng)的去除率 X間接氧化反應(yīng)——與自由基間接氧化反應(yīng)的去除率此，影響臭氧處理有機(jī)污染物的因素主要有：（1）水中有機(jī)物的成分（反應(yīng)速率常數(shù)差別）；（2）有機(jī)物的揮發(fā)性（該物質(zhì)的亨利常數(shù) H）；（

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號：2799841