【摘要】：氯代芳香族有機物是一類被廣泛使用的人造化學物質(zhì),其中五氯酚、多氯聯(lián)苯等劇毒有機物都是目前備受關(guān)注的持久性有機污染物,大量存在于表層土壤,其污染土壤修復是環(huán)境治理中的一個重要課題。其中淋洗液體系中目標污染物降解機理分析,和高性能光催化劑降解研究對淋洗結(jié)合光催化土壤修復技術(shù)具有支撐作用。本文以土壤淋洗技術(shù)為基礎(chǔ),以石墨烯-二氧化鈦納米管(G-TNT)和G-TNT復合板作為光催化劑,通過對淋洗劑的歸納以及光催化效果影響因素的分析,使淋洗液體系氯代芳香族有機物降解效率得到顯著提高,同時探討了光催化反應(yīng)機制和污染物降解路徑,實現(xiàn)了太陽光下土壤淋洗液目標污染物的高效去除。針對土壤淋洗技術(shù)與光催化反應(yīng)技術(shù)結(jié)合過程目標污染物光降解速率下降的問題,對多種有機溶劑和表面活性劑分子化學鍵鍵能進行研究,發(fā)現(xiàn)酮類溶劑或TX-100等分子化學鍵能較高的穩(wěn)定型淋洗液體系適合光催化處理,而對分子化學鍵能較低的醇類溶劑或生物表面活性劑淋洗液光催化處理會造成目標污染物降解速率的下降。pH值、溫度和光照強度與光降解反應(yīng)效率正相關(guān),氯代芳香族有機物在光降解時脫氯和裂環(huán)速率高于礦化速率。另外對于不適合使用光催化劑進行處理的淋洗液體系提出了二氧化鈦配合過氧化氫的應(yīng)急光催化處理方案,其反應(yīng)機理為光催化分解過氧化氫產(chǎn)生大量羥基自由基從而對目標污染物進行降解。以氧化石墨烯和粉末二氧化鈦為前驅(qū)物,使用水熱法合成了均勻分布G-TNT光催化劑,納米管外徑10 nm,內(nèi)徑3 nm左右,比表面積達到128.8 m2 g 1,有效入射波長由387 nm紅移至430 nm。石墨烯與二氧化鈦納米管結(jié)合,石墨烯碳元素進入二氧化鈦晶格使其帶隙降低,光生電子可以快速轉(zhuǎn)移至石墨烯表面與空穴分離,同時石墨烯與氯代芳香族有機物產(chǎn)生π π鍵專性吸附。使用G-TNT對淋洗液體系五氯酚、多氯聯(lián)苯和八氯萘等典型氯代芳香族有機污染物進行光催化降解,利用紫外光或太陽光作為光源時,光催化劑催化活性分別為單純二氧化鈦的2.0倍和2.6倍,同時淋洗液降解速率只有目標污染物的1/15,可回用淋洗劑達75%。本文利用類溶膠凝膠涂布法成功制備了可重復使用的G-TNT復合板,并使用于實際淋洗液光催化處理。以太陽光為光源,G-TNT復合板將淋洗液體系氯代芳香族有機物光催化降解速率提高了5倍以上,連續(xù)使用時復合板光催化活性無明顯降低,為納米級光催化劑的實用提供了新的方法。
【學位授予單位】：清華大學
【學位級別】：博士
【學位授予年份】：2015
【分類號】：X53

【參考文獻】

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6 葉茂;楊興倫;魏海江;卞永榮;王芳;谷成剛;蔣新;;持久性有機污染場地土壤淋洗法修復研究進展[J];土壤學報;2012年04期

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本文編號：2724565