【摘要】：隨著社會(huì)的不斷發(fā)展,水資源的污染問題也越來越受到人們的關(guān)注。其中工業(yè)中的廢水是水污染的最大污染源,大部分的工業(yè)廢水中都含有大量的有毒污染物,如氯代芳香族化合物、抗生素、共扼染料等。這些有機(jī)化合物若不經(jīng)處理而排出將會(huì)對(duì)水體生物和人體產(chǎn)生非常嚴(yán)重的危害。對(duì)于傳統(tǒng)的高級(jí)氧化技術(shù)而言,催化體系常常具有H_2O_2利用率低、對(duì)難降解的有機(jī)污染物催化活性差、催化劑難以重復(fù)使用等問題。因此,設(shè)計(jì)高效綠色的催化體系去除水中有機(jī)污染物具有非常重要的意義。金屬酞菁(MPc)是一種與細(xì)胞色素P-450的活性中心金屬卟啉類似的大環(huán)共軛大分子,具有類似生物酶的催化活性,催化過程主要是通過中心金屬原子與底物進(jìn)行配位而實(shí)現(xiàn)的。且通過負(fù)載在不同的載體上,實(shí)現(xiàn)不同的催化活性。聚酯纖維(PET)具有強(qiáng)度高,耐摩擦,尺寸穩(wěn)定性好,且具有良好的耐弱酸及弱堿等化學(xué)性能。因此可以選取聚酯纖維作為金屬酞菁的載體,制備負(fù)載型金屬酞菁,研究催化體系的催化性能并探究其催化機(jī)理。本文通過靜電紡絲將配體聚4-乙烯基吡啶(P4VP)與載體聚酯纖維進(jìn)行混合紡絲,改變配體與載體的質(zhì)量比,制備配體與載體質(zhì)量比兩種不同(分別為1:1及1:5)的納米纖維,再通過回流的方式將金屬鐵酞菁(FePc)負(fù)載在納米纖維上。通過場(chǎng)發(fā)射掃描電子顯微鏡(FE-SEM)對(duì)所制得的催化劑FePc-P4VP/PET的形貌進(jìn)行表征以及通過紫外可見漫反射(Uv-vis)、傅里葉紅外(ATR-FTIR)和X射線光電子能譜(XPS)等表征方法證明FePc是通過軸向配位的方式負(fù)載在載體上。對(duì)于利用質(zhì)量比為1:1的載體與配體比制得的FePc-P4VP/PET采用磺胺喹惡啉(SQX)為目標(biāo)底物,H_2O_2為氧化劑,發(fā)現(xiàn)催化劑對(duì)底物有很強(qiáng)的降解能力,還研究了溫度、H_2O_2濃度以及pH等影響因素對(duì)催化性能的影響。并通過加入羥基自由基捕獲劑IPA、EPR測(cè)試以及對(duì)氧化DMSO的底物進(jìn)行GC-MS分析得出在此催化體系中,高價(jià)鐵活性種占據(jù)主導(dǎo)地位。對(duì)于利用質(zhì)量比為1:5的配體與載體比制得的FePc-P4VP/PET,采用磺胺甲惡唑(SMX)為目標(biāo)底物,PMS為氧化劑,通過紫外光照,檢測(cè)催化劑的活性。實(shí)驗(yàn)表明:催化劑在光照的情況下可以有效的活化PMS對(duì)底物磺胺甲惡唑進(jìn)行降解,并研究了PMS濃度以及pH對(duì)催化體系的影響。通過加入IPA以及EPR測(cè)試檢測(cè)出此催化系統(tǒng)中有大量的羥基自由基生成。表明該體系是由羥基自由基作為主導(dǎo)的降解過程。
[Abstract]:With the development of society, people pay more and more attention to the pollution of water resources. The industrial wastewater is the biggest pollution source of water pollution, most of the industrial wastewater contains a large number of toxic pollutants, such as chloro-aromatic compounds, antibiotics, conjugate dyes and so on. If these organic compounds are discharged without treatment, they will cause serious harm to aquatic organisms and human beings. As far as the traditional advanced oxidation technology is concerned, the catalytic system often has the problems of low utilization of H_2O_2, poor catalytic activity for refractory organic pollutants, and difficult reuse of catalysts. Therefore, it is very important to design an efficient and green catalytic system for the removal of organic pollutants in water. Metalphthalocyanine (MPc) is a macrocyclic conjugated macromolecule similar to the active center metalloporphyrin of cytochrome Px450 and has the catalytic activity similar to that of biological enzymes. The catalytic process is mainly achieved by the coordination of the central metal atoms with the substrate. And by loading on different carriers to achieve different catalytic activity. Polyester fiber (PET) has high strength, friction resistance, good dimensional stability, and good resistance to weak acid and weak alkali and other chemical properties. Therefore, polyester fiber can be selected as the carrier of metal phthalocyanine to prepare supported metal phthalocyanine. The catalytic performance of the catalytic system and its catalytic mechanism can be studied. In this paper, the ligand poly (4-vinylpyridine) (P4VP) was mixed with the carrier polyester fiber by electrospinning, and the mass ratio of the ligand to the carrier was changed. Two kinds of nano-fibers with different mass ratio (1:1 and 1:5) of ligand to carrier were prepared and then metal iron phthalocyanine (FePc) was loaded on the nanofibers by reflux method. The morphology of the catalyst FePc-P4VP/PET was characterized by field emission scanning electron microscopy (FE-SEM) and the UV-visible diffuse reflection (Uv-vis) was used to characterize the morphology of the catalyst. Fourier transform infrared (ATR-FTIR) and X-ray photoelectron spectroscopy (XPS) methods show that FePc is supported on the carrier by axial coordination. For the FePc-P4VP/PET prepared from the carrier to ligand ratio of 1:1, sulfaquinoxaline (SQX) was used as the target substrate and H_2O_2 as the oxidant. It was found that the catalyst had a strong ability to degrade the substrate, and the temperature was also studied. The influence of H_2O_2 concentration and pH on the catalytic performance. The addition of hydroxyl radical trapping agent IPA,EPR and GC-MS analysis of the substrate of oxidized DMSO showed that the active species of high-valent iron were dominant in the catalytic system. Sulfamethoxazole (SMX) was used as the target substrate and PMS was used as the oxidant to determine the activity of the catalyst in the FePc-P4VP/PET, prepared by the ratio of the ligand to the carrier at a mass ratio of 1:5. The activity of the catalyst was determined by UV irradiation. The results showed that the catalyst could effectively activate PMS to degrade sulfamethoxazole under light condition, and the effects of PMS concentration and pH on the catalytic system were also studied. The formation of hydroxyl radical in the catalytic system was detected by adding IPA and EPR. The results show that the degradation process is dominated by hydroxyl radical.
【學(xué)位授予單位】：浙江理工大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2017
【分類號(hào)】：X703

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本文編號(hào)：2432958