【摘要】：氯酚類芳香化合物毒性大、難生物降解,具有“三致”效應(yīng)和遺傳毒性,在環(huán)境中長期殘留、降解周期長,被美國環(huán)境保護(hù)局列為優(yōu)先控制污染物。本文從獲取氯酚系列化合物的分子結(jié)構(gòu)信息以期指導(dǎo)其治理過程著手,考察電化學(xué)作用下的降解行為,開發(fā)出電催化激活分子氧工藝、光助電催化氧化工藝和活性炭載鈀電化學(xué)處理工藝,以分布最廣的水和土壤典型環(huán)境進(jìn)行凈化修復(fù)研究,為其治理提供基礎(chǔ)數(shù)據(jù)和理論依據(jù)。 計算了全系列氯酚化合物的分子結(jié)構(gòu)參數(shù)和能量,基于C-Cl、C-O和O-H的鍵長、鍵角及分子內(nèi)的氫鍵與氯取代基的位置,排序了氯酚類化合物穩(wěn)定性和pKa值,化合物結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性與降解的關(guān)系和pKa對遷移率貢獻(xiàn)應(yīng)用于實驗的設(shè)計。借助UV-VIS光譜、Raman光譜、HPLC色譜等現(xiàn)代分析技術(shù),考察了氯酚的電化學(xué)降解行為,證實了在電化學(xué)降解過程中4-氯酚的C-Cl鍵發(fā)生斷裂和破環(huán)反應(yīng)。電化學(xué)氧化降解中C-Cl鍵斷裂是羥基攻擊苯環(huán)發(fā)生親電加成反應(yīng)的結(jié)果,繼而提出還原脫氯和氧化降解結(jié)合的工藝。 開發(fā)了電催化激活氧氣降解氯酚工藝。常溫常壓下不活潑的氧氣分子在電催化作用下被激活,產(chǎn)生HO~·、HO_2~·等強(qiáng)氧化性活性物質(zhì)。對氯酚和毒性大的中間產(chǎn)物苯醌等去除效果顯著,氧氣激活增強(qiáng)因子為110%。電流密度、曝氧或空氣量、pH值、溫度等因素對電催化激活分子氧有不同程度的影響。電催化激活分子氧的工藝具有廣泛適用性,對酸性或堿性的氯酚廢水,不需稀釋或中和調(diào)節(jié)而直接處理,50mgL~(-1)的降解率240min時達(dá)到95%以上。實驗還發(fā)現(xiàn)廢水的濃度在很大的范圍均有高的降解速率,增加了40倍的氯酚初始濃度高達(dá)2000mgL~(-1)時其仍有80%,同時其中間產(chǎn)物如苯醌亦降解迅速。基于此的初步工程設(shè)計可用于工業(yè)廢水治理。 發(fā)展了光助強(qiáng)化電催化氧化工藝處理氯酚,將紫外光引入電催化反應(yīng)器,光電結(jié)合協(xié)同作用明顯,增強(qiáng)因子達(dá)到108%。當(dāng)操作條件相同時,在120分鐘的處理時間內(nèi),氯酚的去除效率:光助電催化激活氧氣光助電催化電催化激活氧氣電催化。光助電催化工藝適合處理濃度小于1000mgL~(-1)的氯酚廢水,對pH值在3-9間的氯酚廢水都能取得較好的處理效果。光電結(jié)合能促進(jìn)羥基自由基的氧化作用,紫外光的引入促進(jìn)了對電催化副產(chǎn)物氧氣的利用。氯酚降解的主要產(chǎn)物與電催化激活氧氣過程相似,降解動力學(xué)符合表觀一級反應(yīng)過程。 制備了載鈀活性炭催化劑用于氯酚廢水處理,其吸附等溫曲線遵循Freundlich等溫式。實驗結(jié)果表明載鈀促進(jìn)氯酚的去除,氫氣對載鈀催化劑的脫氯效果起著非常關(guān)鍵的作用。載鈀活性炭電化學(xué)處理工藝對氯酚的去除作用主要包括三方面:(1)活性炭的吸附;(2)活性炭微電極表面鈀還原脫氯;(3)電極表面上的降解礦化。該工藝采用還原作用脫除氯酚污染物中的氯取代基,使氯離子從苯酚母體上解離,苯酚進(jìn)一步降解直至
【學(xué)位授予單位】：浙江大學(xué)
【學(xué)位級別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2005
【分類號】：X703
【圖文】：

負(fù)離子向陽極遷移。電動力學(xué)第三種機(jī)理是土壤中帶色膠體粒子的遷移運(yùn)動，簡稱電泳。圖2一11顯示了離子在電場作用下的滲透和遷移過程。這樣，利用電場的遷移作用，將有機(jī)或無機(jī)污染物從土壤中遷移出去從而修復(fù)受污染的土壤。Fig.2一11Elecrtoosmosisnadeleetormlgratlonofions(adpatedrfomAearetal.，1994，1996:AearnadAlshwabakeh，1996)在電動力學(xué)技術(shù)運(yùn)行中，電極表面發(fā)生電解。陽極電解產(chǎn)生氫氣和氫氧根離子，陰極電解產(chǎn)生氫離子和氧氣。陽極反應(yīng):ZHZo一4e一分02個+4H+Eo=一1.229V(2一15)

【引證文獻(xiàn)】

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2 楊小青;黃文霞;羅一帆;;高校實驗室三廢來源及防治管理[J];實驗室研究與探索;2011年08期

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7 周剛;電化學(xué)法處理殺菌劑廢水的研究[D];南京理工大學(xué);2006年

8 吳蘭艷;超聲波/零價鐵體系降解五氯酚的作用機(jī)理及動力學(xué)研究[D];湘潭大學(xué);2007年

9 吳娟;膨脹石墨改性復(fù)合物電極的制備及其降解有機(jī)物的研究[D];黑龍江大學(xué);2010年

10 李金玉;強(qiáng)制電化學(xué)在污水處理中的機(jī)理研究[D];山東輕工業(yè)學(xué)院;2010年

本文編號：2745342