發(fā)布時間：2020-07-28 12:17

【摘要】：近年來,環(huán)境激素污染已引起人們的廣泛關(guān)注,環(huán)境激素危害已成為全球性的重大環(huán)境問題。目前,非均相Fenton催化作為一種高級氧化技術(shù)正在被廣泛研究用來催化降解有機污染物。開發(fā)一種易分離回收,鐵流失量小,可重復(fù)使用,催化性能穩(wěn)定,對水中環(huán)境激素有較好吸附能力的非均相Fenton催化劑己成為Fenton催化研究的一個重要方向。 本論文通過在表面改性的MWCNTs上負(fù)載磁性四氧化三鐵(Fe3O4)納米晶體,得到Fe3O4/MWCNTs納米復(fù)合粒子催化劑；以被廣泛使用的人工環(huán)境激素甲基睪酮(MT)為目標(biāo)物,研究了催化劑對水中痕量MT的吸附性能,在非均相Fenton, UV-Fenton, MW-Fenton體系中,詳細(xì)考察了影響MT降解的因素,探討了MT降解的反應(yīng)機理。主要內(nèi)容歸納如下： (1)采用多種氧化法對MWCNTs進(jìn)行表面改性,通過液相化學(xué)沉積反應(yīng),在改性的MWCNTs表面生長出規(guī)則的正八面體構(gòu)型的磁性Fe3O4納米晶體,形成負(fù)載牢固的納米復(fù)合物Fe3O4/MWNTs。所負(fù)載的Fe3O4粒子直徑在40-100nm之間；復(fù)合物的比表面積為20.58m2/g,分散性能好,有較強的磁性,便于回收。 (2)考察了Fe3O4/MWCNTs對水中痕量MT吸附能力。常溫下,吸附劑用量為2gL-1,MT的初始濃度為212μgL-1時,Fe3O4/MWCNTs可吸附水中約90%的MT,而同樣濃度的Fe3O4只能吸附10%左右。pH值的變化對其吸附能力無明顯影響。在Fe3O4/MWCNTs-H2O2體系中,當(dāng)pH=5.0；T=20℃,H2O2初始濃度為5.3mmol L-1,Fe3O4/MWNTs用量為2gL-1的條件下,初始濃度為212μgL-1的MT在8h內(nèi)可降解85.9%。pH值的變化對Fe3O4/MWCNTs-H2O2體系降解MT的影響明顯。在pH值2.5至8范圍內(nèi),隨著pH值的降低,MT的降解速率明顯加快。Fe3O4/MWCNTs在Fenton反應(yīng)中顯示了良好的催化穩(wěn)定性,在pH值為3.5,H2O2濃度為20mmol L-1時,鐵流失量低于1mgL-1。7次重復(fù)使用后對MT的8h降解率為79.4%。非均相Fenton反應(yīng)是MT降解的主要路徑,而由催化劑的鐵流失導(dǎo)致的溶液中均相Fenton反應(yīng)是MT降解的次要路徑。 (3)按照準(zhǔn)一級反應(yīng)模型分別計算了MT和H2O2在Fe3O4/MWCNTs-H2O2體系中的降解速率和分解速率,估算了反應(yīng)—擴散模量,認(rèn)為反應(yīng)物在催化劑表面的化學(xué)反應(yīng)過程是整個反應(yīng)的控制步驟。MT在催化劑表面附近微區(qū)內(nèi)的富集有利于其與H2O2競爭·OH,從而提高了MT的降解效率。根據(jù)主要中間體的可能分子結(jié)構(gòu)以及采用理論計算得到的MT分子的FEDs和C-H、O-H的鍵離解焓(BEDs),推測了·OH與MT分子首先發(fā)生加成和抽氫反應(yīng)的位置。ELISA實驗表明：Fenton氧化在降低MT的濃度的同時,也相應(yīng)降低了反應(yīng)體系雄激素活性。 (4)微波能加速MT的降解。相比單純的非均相Fenton, UV的協(xié)同作用可使MT更快轉(zhuǎn)化為小分子化合物。紫外輻射強度的增加能加快MT的降解。
【學(xué)位授予單位】：南京大學(xué)
【學(xué)位級別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2012
【分類號】：X703;O643.36

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號：2772869