發(fā)布時(shí)間：2020-06-03 21:31

【摘要】：作為重要的原料和溶劑,氯代烴在工業(yè)中有著廣泛的應(yīng)用。由于它們可以對(duì)人體健康帶來極大的不良影響,因此,尋找有效的氯代烴污染控制技術(shù)迫在眉睫。本文首先進(jìn)行了光催化降解C_2HCl_3的研究;然后針對(duì)CCl_4和CHCl_3難以氧化的問題,提出了利用光化學(xué)還原技術(shù)對(duì)它們進(jìn)行降解的思路。這三種典型氯代烴均取得了良好的降解效果,主要結(jié)論如下:(1)由于BiOCl-0.6比BiOCl-6.0可以更快的分離h~+-e~-,在中壓紫外汞燈(UV)照射下它對(duì)C_2HCl_3具有更好的光催化降解性能。C_2HCl_3的降解速率隨著溶液pH值以及C_2HCl_3濃度的升高而降低;除Cl~-外,其他環(huán)境介質(zhì)如SO_4~(2-)、NO_3~-和NOM都抑制了C_2HCl_3的降解;ESR表明在UV-Bi OCl體系中產(chǎn)生了O_2~(·-)和·OH,它們和h~+共同參與C_2HCl_3的降解,120 min時(shí)30 mg/L C_2HCl_3幾乎完全降解并脫氯。(2)CCl_4在UV-BiOCl體系中不能降解,但加入CH_3CH_2OH或HCOONa后CCl_4(5 mg/L)發(fā)生快速降解,40 min時(shí)去除率可達(dá)到98.0%左右。在較高的溶液pH以及地下水介質(zhì)中CCl_4的降解速率都變慢。在UV-BiOCl-CH_3CH_2OH體系中,CH_3 C HOH和O_2~(·-)共同對(duì)CCl_4的降解起作用,由于O_2對(duì)CH_3 C HOH的猝滅作用,CCl_4的降解存在延滯期;在UV-BiOCl-HCOONa體系中,CO_2~(·-)是CCl_4降解的主要原因。CCl_4的主要氯代產(chǎn)物均是CHCl_3,脫氯效率約為40.0%。(3)在UV254(發(fā)射主波長為254 nm的低壓汞燈)-Na_2SO_3體系中,較高的Na_2SO_3濃度和pH都加快了CCl_4的降解,O_2、環(huán)境介質(zhì)均具有抑制作用;同等條件下CCl_4在地下水中的降解效率僅為31.7%;猝滅實(shí)驗(yàn)表明e~-_(aq)是CCl_4降解的主要原因。在60 min內(nèi)10 mg/L CCl_4幾乎完全降解并脫氯,氯代中間產(chǎn)物包括CHCl_3、C_2Cl_4和C_2HCl_3。此外,在當(dāng)前體系中5 mg/L CHCl_3和CH_2Cl_2在30 min時(shí)的去除效率可達(dá)到97.9%。(4)CHCl_3在UV254-Na_2S體系中的降解速率隨著Na_2S濃度的增加先升高后降低;較高的溶液pH有利于降解反應(yīng);CHCl_3在地下水中的降解效率約為同等條件下去離子水的1/3。e~-_(aq)是CHCl_3降解的主要原因,通過競(jìng)爭(zhēng)動(dòng)力學(xué)求出它與CHCl_3的反應(yīng)速率為6.5×10~9 L/(mol·s),10 mg/L的CHCl_3在60 min內(nèi)幾乎完全降解并脫氯,氯代中間產(chǎn)物主要有CH_2Cl_2和cis-1,2-C_2H_2Cl_2。
【圖文】：

因而限制了它的應(yīng)用。（3）其他光催化劑除了TiO2和ZnO外，其他一些半導(dǎo)體也用于氯代烴的光催化降解反應(yīng)。Chien等（2008）研究了 Zr-MCM-41 對(duì) CCl4的光催化降解性能，它的效率是純 ZrO2的1.96倍。此外也有報(bào)道稱在可見光下Bi2WO6可以光催化降解CHCl3(Tang et al2004)。1.3.2.3 BiOCl與 TiO2相似，，BiOCl 也是一種寬禁帶的半導(dǎo)體。它是由[Cl-Bi-O-Bi-Cl]層通過與雙 Cl 離子層沿著 c 軸堆疊而成，在每個(gè)[Cl-Bi-O-Bi-Cl]層中 Bi 被四個(gè) O 和四個(gè) Cl 原子包圍，形成不對(duì)稱的十面體；[Cl-Bi-O-Bi-Cl]層通過共價(jià)鍵結(jié)合，Cl 離子層通過 Cl 原子之間的范德華力結(jié)合，內(nèi)部強(qiáng)烈的共價(jià)作用和弱的范德華力作用誘導(dǎo)形成了層狀結(jié)構(gòu)（Li et al., 2014a）。BiOCl 的晶體結(jié)構(gòu)如圖 1-1 所示。

圖 1-2 半導(dǎo)體復(fù)合的三種類型（Cheng et al., 2009）石墨烯作為一種特殊的二維材料，將其與半導(dǎo)體復(fù)合用于光催化降解反應(yīng)引起了很多研究者的重視，但在不同的降解體系中石墨烯促進(jìn)污染物降解的機(jī)制卻不盡相同。如在紫外光照下石墨烯-ZnO (G-ZnO) 對(duì) deoxynivalenol 的光催化活性是單獨(dú) ZnO 的 3.1 倍，原因是 G-ZnO 比 ZnO 具有更大的比表面積、更廣的光吸收范圍和更強(qiáng)的吸收強(qiáng)度（Bai et al., 2017）。Dong 等（2016）認(rèn)為石墨烯可以提高對(duì)可見光的吸收能力并加快電子轉(zhuǎn)移，因而促進(jìn)了 sulfanilamide 的光催化降解反應(yīng)。Tan 等（2017）的研究則表明以 P25 為光催化劑進(jìn)行有機(jī)物的光催化降解反應(yīng)時(shí)，石墨烯能否促進(jìn)有機(jī)物的降解與有機(jī)物的種類有關(guān)。1.3.3 高級(jí)還原技術(shù)在高級(jí)氧化過程中主要是通過產(chǎn)生強(qiáng)氧化性的自由基如·OH 和 SO4·-使目標(biāo)污染物得以降解。與高級(jí)氧化技術(shù)類似，高級(jí)還原技術(shù)是通過產(chǎn)生具有強(qiáng)還原性
【學(xué)位授予單位】：中國地質(zhì)大學(xué)(北京)
【學(xué)位級(jí)別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類號(hào)】：X592

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號(hào)：2695429