【摘要】：聚丙烯酰胺(PAM)是一種水溶性線性聚合物,在被廣泛應(yīng)用的同時(shí),也帶來(lái)了嚴(yán)重的環(huán)境污染問(wèn)題。本文采用非均相電Fenton法對(duì)PAM進(jìn)行初步降解,并聯(lián)合微生物對(duì)其進(jìn)行深度降解,有效地提高了 PAM的降解效率。綜合運(yùn)用電化學(xué)、分析化學(xué)以及微生物學(xué)的方法,深入探索了 PAM的電Fenton降解途徑以及微生物對(duì)PAM深度降解。首先采用分子量為1.5 ×10~7,水解度為25%的部分水解PAM作為目標(biāo)降解物,采用非均相電Fenton法對(duì)PAM實(shí)施降解研究。結(jié)果表明:在相同電勢(shì)下,以Fe3O4/GF為工作電極時(shí)降解效果最佳;pH對(duì)降解影響不大,實(shí)驗(yàn)選取pH=7;不同電勢(shì)對(duì)PAM的降解有不同的影響,當(dāng)降解電勢(shì)為~(-1).1v時(shí),降解效果最好,該電勢(shì)下溶液中氨氮上升到82.78 mg.L~(-1),COD從508.17mg.L~(-1)降到410.67 mg·L~(-1),降解率達(dá)19.19%,對(duì)比粘度下降接近于1。采用同樣的方法對(duì)分子量為1.75 × 106、6.6 × 106PAM進(jìn)行降解,降解效果與分子量為1.5 × 10~7的降解效果基本相同。運(yùn)用GPC、FTIR、XPS等測(cè)試方法對(duì)PAM降解前后的樣品進(jìn)行了表征。結(jié)果表明:羥基自由基會(huì)首先選擇PAM中“頭-頭”結(jié)構(gòu)的位置進(jìn)攻碳鏈,碳鏈在此位置發(fā)生斷裂并形成碳自由基,過(guò)程中可以釋放小分子有機(jī)/無(wú)機(jī)碳化合物。由斷鍵形成的碳中心自由基極不穩(wěn)定,并且具有與氧反應(yīng)以產(chǎn)生過(guò)氧大分子自由基的強(qiáng)烈傾向。過(guò)氧自由基具有提取聚合物主鏈中可用的氫原子的能力,這會(huì)導(dǎo)致新的碳中心自由基和過(guò)氧化氫物的生成。這種大分子的過(guò)氧化氫端基可以容易地分解形成氧中心自由基和羥基自由基。羥基自由基可以進(jìn)一步奪取氫原子,從而形成新的碳中心自由基。氧中心自由基和碳中心自由基之間通過(guò)組合反應(yīng)形成醚鍵使反應(yīng)終止。以這種方式,使高穩(wěn)定性的聚合物發(fā)生碳鏈重組并改變了其穩(wěn)定性。過(guò)量的羥基自由基可能有機(jī)會(huì)攻擊主鏈上的其他C-C鍵,根據(jù)實(shí)驗(yàn)結(jié)果推測(cè)是通過(guò)氫奪取引入C=O(酮)的。在采用微生物進(jìn)行深度降解時(shí)發(fā)現(xiàn),PAM降解是一個(gè)鏈縮短的過(guò)程,該過(guò)程伴隨著醚鍵的產(chǎn)生�；诮Y(jié)構(gòu)分析,提出了微生物對(duì)HPAM的進(jìn)攻發(fā)生在碳主鏈的“頭-頭”聯(lián)接處。該處的兩個(gè)α-[-CH-]首先被氧化成[-C-OH],之后在[-CH2～C-OH]處斷裂,產(chǎn)生的小分子有機(jī)酸進(jìn)入微生物細(xì)胞內(nèi)供微生物代謝,然后兩個(gè)[-CH2-OH]之間發(fā)生脫水反應(yīng)生成醚鍵將開(kāi)裂處重新聯(lián)接。
【圖文】：

解ＰＡＭ（分子量為１．５邋Ｘ１０７，后面沒(méi)有明確指出均為此分子量）具有不同的降解效逡逑果。在電勢(shì)－0．７ｖ（ＶＳ．ＳＣＥ），，分別以邋ＦｅＯＯＨ／ＧＦ、Ｆｅ２0３／ＧＦ、Ｆｅ３０４／ＧＦ邋作為陰極材逡逑料進(jìn)行了邋ＰＡＭ降解實(shí)驗(yàn)。從圖３．１可以看出，ＰＡＭ初始樣出峰時(shí)間為２３．２６邋ｍｉｎ，逡逑經(jīng)三種陰極材料分別降解３天后，三者分別對(duì)應(yīng)的ＧＰＣ出峰時(shí)間分別為２６．２２邋ｍｉｎ、逡逑２６．５１邋ｍｉｎ、２７．４４邋ｍｉｎ。在這三種鐵（氧）氧化物／ＧＦ材料中，Ｆｅ３０４／ＧＦ的催化活性最逡逑高，Ｆｅ２０３／ＧＦ邋次之，而邋ＦｅＯＯＨ／ＧＦ邋最低。逡逑－０．７ｖ逡逑２７．４４ｍｉｎ＜＾邐＾邐Ｆｅ３０４／ＧＦ逡逑７邐２６．５１邋ｍｉｎ邋／逡逑§邐２６．２２ｍｉｒｒ＾ｒ邐—？【恐逡逑邐邐邋’，邐ＦｅＯＯＨ／Ｇｉｙ逡逑２３．２Ｑｉｑｊｎ邋＾邐邐逡逑／邋Ｉ逡逑／邋＼邐Ｚ、邐原樣逡逑Ｉ邐１邐Ｉ邐＇邐Ｉ逡逑２０邐３０邐４０逡逑Ｔｉｍｅ（ｍｉｎ）逡逑圖３．１不同鐵（氫）氧化物／ＧＦ電極降解ＰＡＭ的ＧＰＣ譜圖逡逑Ｆｉｇ．邋３．１邋ＧＰＣ邋ｐａｔｔｅｒｎｓ邋ｏｆ邋ＰＡＭ邋ｄｅｇｒａｄａｔｉｏｎｂｙ邋ｄｉｆｆｅｒｅｎｔ邋Ｉｒｏｎ邋（Ｈｙｄｒｏｇｅｎ）邋Ｏｘｉｄｅ邋／邋ＧＦ邋ｅｌｅｃｔｒｏｄｅ逡逑Ｆｅ３０４／ＧＦ復(fù)合材料的催化活性最高。它們有這樣的差異，其原因在于非均相逡逑電Ｆｅｎｔｏｎ過(guò)程中產(chǎn)生的Ｈ２０２會(huì)降低Ｆｅ（ＩＩＩ）向Ｆｅ（ＩＩ）的轉(zhuǎn)化，由于鐵（氫）氧化物的逡逑結(jié)構(gòu)不同

３．３．１．２不同ｐＨ環(huán)境對(duì)ＰＡＭ降解的影響逡逑以Ｆｅ３0４／ＧＦ為工作電極，探究不同ｐＨ環(huán)境對(duì)ＰＡＭ降解的影響。實(shí)驗(yàn)以磷酸逡逑鹽為緩沖體系。從圖３．２可以得到知道，酸性環(huán)境下有利于ＰＡＭ的非均相電Ｆｅｎｔｏｎ逡逑催化降解，中性次之，堿性最差。體系ｐＨ為５、７、９對(duì)應(yīng)ＰＡＭ降解時(shí)間分別為逡逑２５．３４邋ｍｉｎ、２７．４１邋ｍｉｎ、２７．５９邋ｍｉｎ，酸性與中性條件下降解產(chǎn)物出峰時(shí)間大致相同，逡逑堿性條件不利于電Ｆｅｎｔｏｎ催化反應(yīng)的進(jìn)行。逡逑——原樣＿逡逑一邋一ｐＨ＝９逡逑■邋－邋－邋ｐＨ＝７逡逑一－一邋ｐＨ＝５逡逑＿邐／邋‘邋＼邐…一？逡逑．邋＿邋＿邋—＿．邋＾邐，邋？邋—？？邋－邋—？邋＊邋＂＊＊＊＂邐—邋－邋——邋－邋—邋？邋＿逡逑２邋邐邋／邋？邋．．逡逑，＇、邐邐逡逑邐一邐＼邐ｚ逡逑—邐、邐邐逡逑Ｊ邐逡逑Ｉ邐＇邐］邐＇邐Ｉ逡逑２０邐３０邐４０逡逑Ｔｉｍｅ（ｍｉｎ）逡逑圖３．２不同ｐＨ環(huán)境ＰＡＭ降解ＧＰＣ譜圖逡逑Ｆｉｇ．邋３．２邋ＧＰＣ邋ｐａｔｔｅｒｎｓ邋ｏｆ邋ＰＡＭ邋ａｆｔｅｒ邋ｄｅｇｒａｄａｔｉｏｎ邋ａｔ邋ｄｉｆｆｅｒｅｎｔ邋ｐＨ邋ｅｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔｓ逡逑實(shí)驗(yàn)過(guò)程中探宄了不同ｐＨ環(huán)境下ＰＡＭ溶液對(duì)比粘度、ＣＯＤ隨時(shí)間的變化，逡逑從圖３．３可以發(fā)現(xiàn)，隨著降解時(shí)間的增加，各個(gè)ｐＨ下的溶液對(duì)比黏度、ＣＯＤ均是逡逑下降的。當(dāng)ｐＨ＝５、７時(shí)，溶液的對(duì)比黏度和ＣＯＤ變化始終很是接近，對(duì)比粘度接逡逑近１
【學(xué)位授予單位】：合肥工業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2017
【分類號(hào)】：O632.6

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號(hào)：2535346