【摘要】：隨著工業(yè)化的迅速發(fā)展，如何控制日益嚴(yán)重的水污染問題成為環(huán)境領(lǐng)域中的一個(gè)重要課題。本論文主要研究了光-芬頓反應(yīng)對(duì)污染廢水的處理。鐵離子是光-芬頓反應(yīng)中的主要試劑，不同價(jià)態(tài)和形態(tài)的鐵元素對(duì)光-芬頓反應(yīng)的處理效率起著非常重要的作用。水中低分子量有機(jī)酸（Low-Molecular-Weight OrganicAcids,LMWOAs）與鐵元素共存時(shí)會(huì)影響鐵元素的光化學(xué)循環(huán)，二元羧酸（Dicarboxylicacid, DCAs）就是其中最常見的一類LMWOAs。本論文系統(tǒng)地研究了不同DCAs對(duì)鐵光化學(xué)循環(huán)的及光-芬頓反應(yīng)的處理效率的影響，具體的研究情況如下： （1）在芳香烴類有機(jī)物的降解過程中的主要中間產(chǎn)物為L(zhǎng)MWOAs，其中草酸（Oxal）和丙二酸（Mal）則是比較常見的產(chǎn)物。本文研究了Oxal和Mal對(duì)鐵基光催化技術(shù)的影響，同時(shí)也考察了對(duì)羅丹明B（RhB）的光-芬頓降解效率的影響。結(jié)果發(fā)現(xiàn)RhB的降解效率與溶液中Fe(III/II)配合物的光活性以及Fe(II)配合物與H2O2反應(yīng)密切相關(guān)。雖然草酸鐵（Fe(III)-oxalato）配合物的光解可以產(chǎn)生O2-, HO2和OH等自由基，這些自由基的產(chǎn)生能夠促進(jìn)染料的降解，但是添加過多的H2O2卻會(huì)淬滅草酸鐵激發(fā)態(tài)，減少了自由基產(chǎn)生并降低染料的降解效率。與之相反，Mal的存在會(huì)大大抑制UV/Fe3+體系中染料的降解效率，主要是由于丙二酸鐵（Fe(III)-Mal）配合物會(huì)取代原有的羥基鐵（Fe(III)-OH）配合物成為Fe3+主要存在形態(tài)，但Fe(III)-Mal光活性差，因此Fe2+的光量子產(chǎn)率很低。本研究結(jié)果將加深我們對(duì)DCAs調(diào)控鐵光化學(xué)及其環(huán)境效應(yīng)的理解，而且還能夠?yàn)檫x擇鐵離子配體用于光-芬頓氧化技術(shù)提供依據(jù)。 （2）用Fe2+將高毒六價(jià)鉻（Cr6+）還原成低毒的三價(jià)鉻（Cr3+）是一種簡(jiǎn)單有效的去除Cr6+的方法。本文研究了短鏈二元羧酸（C2-C5：包括Oxal，Mal，丁二酸（Suc），戊二酸(Glu)）存在下的酸性Fe3+/Fe2+溶液中Cr6+的光還原情況。經(jīng)研究發(fā)現(xiàn)Cr6+的光還原效率也與Fe3+/Fe2+與DCAs配合物的光化學(xué)有關(guān)，Cr6+的去除率按從大到小的體系順序依次為Oxal體系 Suc體系≈Glu體系 Mal體系。Fe(III)-oxalato配合物光解可以產(chǎn)生大量Fe2+和還原性自由基CO2-，而Fe(III)-Mal的光解時(shí)Fe2+的產(chǎn)量是所有Fe(III)-DCAs配合物中Fe2+的產(chǎn)量最低的，進(jìn)而Cr6+去除效率最低。Suc和Glu對(duì)Fe3+溶液光還原Cr6+效率影響不大，原因歸結(jié)于當(dāng)Suc和Glu與Fe3+絡(luò)合能力差，，因此對(duì)溶液中Fe3+形態(tài)幾乎沒有影響，該研究對(duì)鐵基光芬頓處理含鉻廢水的應(yīng)用設(shè)計(jì)具有重要意義。 （3）為了降低Mal對(duì)光-芬頓效率的影響，本文研究了不同波長(zhǎng)范圍紫外光對(duì)該體系的調(diào)控作用，表明短波紫外光可以促進(jìn)Fe(III)-Mal配合物的光解�？疾炝藀H、紫外光波長(zhǎng)范圍、Mal濃度、氧氣氣氛等因素對(duì)UV/Fe3+/Mal體系中Fe3+/Fe2+的循環(huán)情況以及Cr6+去除效率的影響；同時(shí)也考察了反應(yīng)過程中乙酸根生成情況變化和體系中丙二酸的礦化率情況，初步揭示了Fe(III)-Mal配合物依入射光波長(zhǎng)變化的光解機(jī)制。此外還研究了多種LMWOAs（包括Oxal，Mal，檸檬酸（Cit），酒石酸（Tar），丙酮酸（Pyr），乙二胺四乙酸（EDTA））對(duì)光-芬頓處理效率的調(diào)控，結(jié)果表明多LMWOAs存在時(shí)，體系的處理效率受溶液中LMWOAs與Fe3+的絡(luò)合能力及Fe(III)配合物的光化學(xué)性能影響。在UV/Fe3+/Mal體系中添加Oxal可以大大提高處理效率，因?yàn)镺xal比Mal與Fe3+絡(luò)合能力強(qiáng)，且形成Fe(III)-Oxalato配合物的光活性也大。而加入Pyr和EDTA調(diào)控時(shí)，Pyr與Fe3+的絡(luò)合能力比Mal差，而Fe(III)-EDTA配合物光解并不生成氧活性物種，因此兩者都無法提高其處理效率。Cit和Tar與Fe3+的配合物光解途徑類似于Fe(III)-oxalato配合物，因此也會(huì)提高UV/Fe3+/Mal體系的處理效率。
【圖文】：

大學(xué)博士學(xué)位論文 1 緒論 %，而電流密度增大到 10 mA·cm-2，反應(yīng)時(shí)間延長(zhǎng)至 1.5 小時(shí)后 COD 去除率超過 95 %。電化學(xué)氧化法是一種高效的廢水處理工藝，很多芳香烴類化合物可以通過電學(xué)進(jìn)行開環(huán)，從而達(dá)到低毒、易生物降解的目的，而且操作簡(jiǎn)便易于控制，是物法和物理化學(xué)方法無法比擬的。但是該技術(shù)也存在很多問題，主要受電極材的限制，還有析氧、析氫副反應(yīng)、能耗高、設(shè)備成本高等缺點(diǎn)。所以對(duì)于電化氧化機(jī)理的認(rèn)識(shí)有待進(jìn)一步的研究，加強(qiáng)新型電極材料研發(fā)，及電化學(xué)氧化與理、化學(xué)、生物等領(lǐng)域之間的結(jié)合等。

學(xué)位論文 UV/H2O2法H2O2法是主要是以自由基反應(yīng)為主降解有機(jī)物（反應(yīng) 1-36），同時(shí)化學(xué)氧化和 UV 的直接光解作用[65]。Penyton[62]等人把 UV 照射及其與有機(jī)化合物(HRH)的反應(yīng)路徑如示意圖 1-2 所示，該圖直觀 與 H2O2的作用機(jī)理。該法能有效地降解一些難以降解的污染物，、對(duì)甲酚、苯等[66]。Andreozzi[67]等人用單獨(dú)紫外光輻射礦物油廢效率幾乎為零，然而添加了 H2O2后，相同條件下污染物降解速率了。
【學(xué)位授予單位】：東華大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號(hào)】：X703

【參考文獻(xiàn)】

相關(guān)碩士學(xué)位論文 前1條

1 李明波;光化學(xué)氧化法處理垃圾滲濾液研究[D];西安建筑科技大學(xué);2004年

本文編號(hào)：2687809