【摘要】：全氟化合物(perfluorinated chemical, PFC)是一類具有高度環(huán)境持久性和毒性的有機(jī)化合物,廣泛存在于各種水環(huán)境中。光降解污染物的技術(shù)是一種處理全氟化合物的新興方法,可以將全氟化合物高度礦化(實現(xiàn)較高的脫氟率),且對環(huán)境友好。然而,全氟化合物光降解的速率較慢,相關(guān)機(jī)理尚未清楚,使其應(yīng)用價值受到極大限制。 在本文中,我們研究了一種常見且重要的全氟化合物——全氟辛磺酸(perfluorooctane sulfonate, PFOS)的直接光照降解過程及相關(guān)機(jī)理,并提出了一些改進(jìn)措施以提高其光降解效率。水合電子在直接紫外光照降解水溶液中全氟辛磺酸的過程中發(fā)揮至關(guān)重要的作用：全氟辛磺酸首先被紫外光解水而生成的水合電子所還原,還原產(chǎn)物經(jīng)過后續(xù)一系列水解及氧化還原反應(yīng),生成礦化產(chǎn)物。基于對這一機(jī)理的了解,我們通過優(yōu)化反應(yīng)溶液的pH值和溫度,實現(xiàn)了高效的全氟辛磺酸直接紫外光照降解,降解速率是先前文獻(xiàn)報道值的109倍。 我們還研究了直接紫外光照降解全氟辛磺酸在實際環(huán)境基質(zhì)(污水處理廠出水與湖水)中的表現(xiàn)。在這些基質(zhì)中所獲得的光降解速率與磷酸鹽緩沖溶液中相當(dāng)。通過考察環(huán)境基質(zhì)中常見的物質(zhì)對這一直接紫外光照降解的影響,我們認(rèn)為其中穩(wěn)定的弱堿性條件和適宜的離子強(qiáng)度是全氟辛磺酸在環(huán)境基質(zhì)中能被有效降解的主要原因,而腐殖酸可能同時具有促進(jìn)和抑制作用。 考慮到水合電子在全氟化合物直接光照降解中發(fā)揮著至關(guān)重要的作用,我們發(fā)現(xiàn)引入一些能夠增強(qiáng)水合電子量子產(chǎn)率或濃度的物質(zhì),甚至是污染物,可以顯著增強(qiáng)全氟辛磺酸的光降解效率。 考慮到水合電子的反應(yīng)特性與全氟辛磺酸的表面活性,我們提出一個同時利用紫外光照和沸騰條件處理水溶液中全氟辛磺酸的高級還原過程。在沸騰的溶液中,包括在溫度較低的減壓沸騰溶液中,全氟辛磺酸的光降解速率都顯著提升。通過考察溶液溫度、沸騰程度、水合氫離子和氧氣等對這一高級還原過程的影響,我們初步提出了該過程背后可能存在的機(jī)理。 綜上,本文對全氟辛磺酸的直接紫外光照降解過程提出了更深入的見解,同時提供了一些增強(qiáng)改進(jìn)全氟辛磺酸光降解的措施,為去除水環(huán)境中的全氟化合物與其它具有類似性質(zhì)的持久性污染物提供了有價值的建議。
【學(xué)位授予單位】：中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)
【學(xué)位級別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號】：O644.19;X703

【參考文獻(xiàn)】

相關(guān)期刊論文 前2條

1 ;Photodegradation of perfluorooctanoic acid by 185 nm vacuum ultraviolet light[J];Journal of Environmental Sciences;2007年04期

2 ;Photocatalytic degradation of perfluorooctanoic acid with β-Ga_2O_3 in anoxic aqueous solution[J];Journal of Environmental Sciences;2012年04期

本文編號：2798626