發(fā)布時(shí)間：2021-07-14 21:27

　　近年來基于過一硫酸氫鹽（PMS）的高級(jí)氧化技術(shù)在污水處理領(lǐng)域被廣泛研究。氧化錳八面體分子篩（OMS-2）可活化PMS降解廢水有機(jī)污染物,但在中性和弱堿性條件下OMS-2催化活性低。本文首次利用鈣對(duì)OMS-2修飾并應(yīng)用于活化PMS,并以酸性橙7（AO7）為模型,研究鈣修飾OMS-2活化PMS降解污染物的性能與機(jī)理。本文主要研究?jī)?nèi)容如下:（1）將鈣離子(Ca²⁺)引入OMS-2+PMS體系,在不同pH條件下酸性橙7（AO7）的降解效率均得到了提高,特別是在中性和弱堿性條件下促進(jìn)效果更加明顯,比如在pH為7的緩沖溶液中,AO7在OMS-2+PMS體系中的初始降解速率為0.0589 min^-1,而引入Ca²⁺后其初始降解速率提高到0.236 min^-1。表征結(jié)果發(fā)現(xiàn),Ca²⁺與PMS之間存在配位作用使得PMS的氧化性能增強(qiáng),從而提高底物降解的效率。通過PMS分解實(shí)驗(yàn)和抑制劑實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn),產(chǎn)生活性物質(zhì)的途徑主要有兩種:一種是一電子轉(zhuǎn)移產(chǎn)生自由基的途徑,另外一種是兩電子轉(zhuǎn)移直接氧化有機(jī)污染物的... 

【文章來源】：武漢紡織大學(xué)湖北省

【文章頁數(shù)】：88 頁

【學(xué)位級(jí)別】：碩士

【部分圖文】：

OMS-2的(A)XRD圖、(B)FT-IR圖以及(C和D)HR-TEM圖

為了考察Ca2+對(duì)OMS-2活化PMS促進(jìn)效果,構(gòu)建OMS-2 + PMS,Ca2++ PMS和Ca2++ OMS-2 + PMS體系,以AO7為目標(biāo)污染物進(jìn)行降解實(shí)驗(yàn)。如圖3.2（A）所示,在pH為8.2的條件下,30 min內(nèi)OMS-2 + PMS和Ca2++ PMS體系中AO7的去除率分別為40%和32%。將0.4 mM的Ca2+引入OMS + PMS體系后,AO7的降解效率顯著提升,15 min內(nèi)AO7幾乎完全降解。以上三種體系對(duì)AO7的降解對(duì)應(yīng)的準(zhǔn)一級(jí)動(dòng)力學(xué)常數(shù)如圖3.2（B）所示,Ca2++ OMS-2 + PMS體系反應(yīng)速率常數(shù)為0.18 min-1分別是OMS-2 + PMS和Ca2++ PMS的10.6和31.6倍。另外,探究Ca2++ OMS-2 + PMS體系在不同反應(yīng)條件下的催化性能對(duì)該體系的實(shí)際應(yīng)用有著重要的作用。如圖3.3（A）所示Ca2+濃度從0升至0.02 mM時(shí),Ca2+ + OMS-2 + PMS體系降解AO7的速率明顯加快。但當(dāng)進(jìn)一步增加Ca2+濃度時(shí),降解反應(yīng)速率增加變慢。在實(shí)際的水環(huán)境中Ca2+濃度范圍為0.1-8 mM[92],因此Ca2+ + OMS-2 + PMS體系在實(shí)際的廢水處理中非常有前景。另外,隨著Ca2+的濃度不斷升高染料的降解速率呈現(xiàn)非線性增長。如圖3.3（B）所示,繼續(xù)增大的Ca2+濃度AO7降解速率并不會(huì)增加許多,可能的原因是在高濃度Ca2+的條件下PMS短時(shí)間內(nèi)產(chǎn)生大量活性物質(zhì),這些活性物質(zhì)又快速轉(zhuǎn)變?yōu)榉肿友鹾推渌腔钚晕镔|(zhì)。

如圖3.3（A）所示Ca2+濃度從0升至0.02 mM時(shí),Ca2+ + OMS-2 + PMS體系降解AO7的速率明顯加快。但當(dāng)進(jìn)一步增加Ca2+濃度時(shí),降解反應(yīng)速率增加變慢。在實(shí)際的水環(huán)境中Ca2+濃度范圍為0.1-8 mM[92],因此Ca2+ + OMS-2 + PMS體系在實(shí)際的廢水處理中非常有前景。另外,隨著Ca2+的濃度不斷升高染料的降解速率呈現(xiàn)非線性增長。如圖3.3（B）所示,繼續(xù)增大的Ca2+濃度AO7降解速率并不會(huì)增加許多,可能的原因是在高濃度Ca2+的條件下PMS短時(shí)間內(nèi)產(chǎn)生大量活性物質(zhì),這些活性物質(zhì)又快速轉(zhuǎn)變?yōu)榉肿友鹾推渌腔钚晕镔|(zhì)。在OMS-2 + PMS體系中,初始pH的不同對(duì)AO7的降解有著重要的影響,因此本章對(duì)各pH段Ca2+的促進(jìn)效果也進(jìn)行了探究。如圖3.4（A）所示,在不同pH條件下Ca2+對(duì)OMS-2 + PMS體系的催化效果均有促進(jìn),特別是在中性和弱堿性條件下促進(jìn)效果最為明顯。為了更加直觀的觀察不同pH條件下的促進(jìn)效果,圖3.4（B）中計(jì)算出不同pH條件下的一階反應(yīng)速率常數(shù),在中性（pH = 7）條件下加入Ca2+后反應(yīng)速率從0.0589 min-1增加到0.236 min-1。PMS在酸性條件下,以HSO5-（pKa1 < 0,pKa2 = 9.4）的形式存在,在大量H+存在的情況下HSO5-很難與Ca2+發(fā)生相互作用,因此酸性條件下促進(jìn)效果并不明顯。

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