洛克沙胂(ROX)作為養(yǎng)殖飼料添加劑在過(guò)去二十年被廣泛地應(yīng)用于養(yǎng)殖業(yè)中。ROX在畜禽體內(nèi)不代謝、不富集,絕大部分會(huì)被排泄到糞便中。由于ROX具有很高的水溶性,很容易隨著地表徑流進(jìn)入到地表水體中。研究發(fā)現(xiàn)水體中的ROX可以在光照條件下發(fā)生降解,由于ROX是一種含砷的有機(jī)物,其在環(huán)境中降解產(chǎn)生的無(wú)機(jī)砷勢(shì)必會(huì)對(duì)環(huán)境安全造成威脅。因此,本論文主要研究了 ROX在水域條件下的光化學(xué)降解行為,并建立ROX在不同環(huán)境中的光降解模型。通過(guò)實(shí)驗(yàn)對(duì)核黃素進(jìn)行了簡(jiǎn)單的改性以提高其光化學(xué)穩(wěn)定性,并以其作為光敏劑強(qiáng)化了ROX的光化學(xué)降解。同時(shí)通過(guò)熱聚合法合成了石墨相氮化碳作為光敏劑強(qiáng)化了 ROX的光降解。本論文的主要研究?jī)?nèi)容和結(jié)論如下:1.研究了 ROX的光化學(xué)降解的影響因素及其機(jī)理,并建立了 ROX光化學(xué)降解的模型。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明:ROX在光照條件下可以發(fā)生降解,其中10μMROX在光照40小時(shí)后的降解率約38%。ROX的光降解速率受到各種因素的影響,其中強(qiáng)光強(qiáng)和高溫可以增加ROX的光降解速率。ROX的初始濃度和溶液酸堿度對(duì)ROX光降解也有影響。此外,N03-能明顯促進(jìn)ROX的光化學(xué)降解,水中DOM會(huì)抑制ROX的降解。ROX在光照條件下發(fā)生光化學(xué)自敏化降解的機(jī)理為:在陽(yáng)光照射下,ROX自敏化生成的1O2作用于其自身的降解�；赗OX降解影響因素的實(shí)驗(yàn)結(jié)果,建立了 ROX在不同條件下的光化學(xué)降解的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型。利用自然條件下ROX降解數(shù)據(jù)驗(yàn)證了所建模型的精度,結(jié)果表明,建立的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型可以預(yù)測(cè)不同條件下ROX的降解,預(yù)測(cè)精度高、誤差小,預(yù)測(cè)值與真實(shí)值之間的均方差僅1.008。該部分研究結(jié)果為控制ROX導(dǎo)致的砷擴(kuò)散污染提供了理論依據(jù)。2.研究了改性核黃素強(qiáng)化ROX的光化學(xué)降解及其作用機(jī)理。結(jié)果表明改性后的核黃素在光化學(xué)穩(wěn)定性方面大大提高,改性后的核黃素在光照50分鐘后的分解率約10%,相比之下,未改性的核黃素分解率高達(dá)約88%。改性核黃素在90分鐘內(nèi)可以將50μM的ROX完全催化降解成三價(jià)砷,三價(jià)砷隨后被氧化生成五價(jià)砷,該降解符合偽一級(jí)動(dòng)力學(xué)。該光催化體系更適于在中性條件下進(jìn)行,酸性或者堿性條件下均會(huì)抑制該反應(yīng)的進(jìn)行,這是因?yàn)楦男院它S素具有pH依賴性,其在中性條件下最為穩(wěn)定。在ROX的降解過(guò)程中,主要機(jī)理是:ROX的降解和三價(jià)砷的氧化主要是單線態(tài)氧和超氧基的貢獻(xiàn),羥基自由基在這個(gè)過(guò)程中基本上沒(méi)有起到作用。另外一個(gè)重要的機(jī)理是激發(fā)態(tài)的改性核黃素可以直接與ROX和三價(jià)砷反應(yīng)。改性核黃素可以強(qiáng)化ROX的光降解,這導(dǎo)致砷的流動(dòng)性降低,因而降低有機(jī)砷造成砷污染的環(huán)境危害風(fēng)險(xiǎn)。3.研究了石墨相氮化碳(g-C3N4)強(qiáng)化ROX的光化學(xué)降解及其作用機(jī)理。結(jié)果表明在60分鐘內(nèi)0.2g/L的g-C3N4可以將50μM的ROX完全光催化降解成三價(jià)砷,三價(jià)砷隨后被氧化生成五價(jià)砷。在ROX降解過(guò)程中,主要機(jī)理是:g-C3N4吸收光子生成單線態(tài)氧、超氧自由基和羥基自由基等活性氧物質(zhì),這些活性氧物質(zhì)均能作用于ROX的氧化。在這些活性氧物質(zhì)中,單線態(tài)氧為最主要貢獻(xiàn)的活性氧物質(zhì)。另外,g-C3N4具有良好的光化學(xué)穩(wěn)定性,其在3次重復(fù)回收催化實(shí)驗(yàn)中并未展現(xiàn)出光催化性能衰減。g-C3N4同樣可以光催化降解ROX,這導(dǎo)致砷的流動(dòng)性降低,因而降低有機(jī)砷造成砷污染的環(huán)境危害風(fēng)險(xiǎn)。
【學(xué)位單位】：合肥工業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位年份】：2019
【中圖分類】：X592;O643.32;O644.1
【部分圖文】：

圖 1. 1 光敏劑工作機(jī)理圖Fig. 1.1 Diagram of photosensitizer working mechanism遷到導(dǎo)帶，該過(guò)程稱為帶間躍遷。能激發(fā)光敏劑帶間躍遷光照波長(zhǎng)一般都在紫外范圍內(nèi)。2）電子-空穴對(duì)（e-- h+）的產(chǎn)生：當(dāng)光敏劑受到激發(fā)波長(zhǎng)的光照輻射激發(fā)時(shí)，在其內(nèi)部的電子從價(jià)帶激發(fā)躍遷到導(dǎo)帶，在導(dǎo)帶上產(chǎn)生高活性的電子（e-），并在價(jià)帶上留下了帶正電荷的電子空穴（h+），因此形成了電子-空穴對(duì)。TiO2+ hv → TiO2（e-）＋ TiO2（h+）與金屬導(dǎo)體不同，半導(dǎo)體（光敏劑）粒子的能帶區(qū)域是非連續(xù)的，電子-空穴電子對(duì)的壽命相對(duì)較長(zhǎng)。在場(chǎng)勢(shì)的作用下，空穴會(huì)吸引同一方向電子于其復(fù)合，致使電子朝某一方向運(yùn)動(dòng)，同時(shí)空穴朝相反的方向移動(dòng)。移動(dòng)到表面以后會(huì)進(jìn)一步進(jìn)行表面反應(yīng)。3）表面反應(yīng)：當(dāng)光敏劑內(nèi)部激發(fā)的電子和電子空穴遷移到表層時(shí)，可以與吸附在表

圖 2. 4 人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型結(jié)構(gòu)示意圖Fig. 2.4 Schematic representation ofANN model structure本網(wǎng)絡(luò)模型采用了前向傳遞的反向傳播算法，其原理如圖 2.5 所示，如公式2.1 所示。圖 2. 5 前向傳遞的反向傳播算法的原理圖

18圖 2. 5 前向傳遞的反向傳播算法的原理圖Fig. 2.5 Schematic representation of backpropagation algorithm with forward pass procedure (2) (1)tan1 1m npred pureline ij sig ij i j ii jy f w f w x b b (2.1)

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號(hào)：2814761