本文關(guān)鍵詞：超聲強化含鐵礦石及零價鐵活化過硫酸鹽降解地下水中二惡烷　出處：《吉林大學(xué)》2017年碩士論文　論文類型：學(xué)位論文

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【摘要】：二惡烷(1,4-dioxane)被廣泛應(yīng)用于化工生產(chǎn),在許多污染場地中均發(fā)現(xiàn)二惡烷的存在。二惡烷化學(xué)性質(zhì)穩(wěn)定,且由于其具有毒性,在環(huán)境中難以被生物降解。高級氧化法中,過硫酸鹽氧化法是一種能夠?qū)﹄y降解有機物具有高效降解能力的方法,且過硫酸鹽氧化法已有在地下水中處理有機污染物的研究,但尚未有利用此方法降解地下水中二惡烷的報道。本論文選取黑云母、電氣石、硫鐵礦三種含鐵礦石及零價鐵(ZVI)作為活化過硫酸鹽的材料,對其活化過硫酸鹽降解二惡烷的能力進行對比,同時從物料添加和地下水中離子兩個方面對影響二惡烷降解的因素進行研究,主要成果如下:首先,對四種材料在超聲強化條件下活化過硫酸鹽降解二惡烷的能力進行了初步對比實驗,并對四種材料進行了表征分析。結(jié)果表明,在有無超聲強化時硫鐵礦和ZVI均能夠應(yīng)用于活化過硫酸鹽降解二惡烷。黑云母和電氣石無法向溶液中釋放足量的鐵離子,過硫酸鹽不能夠被充分活化產(chǎn)生SO_4~-,因此二惡烷的降解率均低于30%。硫鐵礦的成分為FeS_2、鐵氧化物及鐵鹽,其中FeS_2不僅能夠還原溶液中的Fe~(3+)生成大量的Fe~(2+),同時還能夠直接活化過硫酸鹽,因此超聲強化硫鐵礦體系中二惡烷的降解率高達92.3%。超聲強化ZVI體系的降解率也達到了93%。ZVI中主要成分為Fe0,以及ZVI表面形成的鐵氧化物。充足的Fe0能夠持續(xù)還原溶液中的Fe~(3+),使Fe~(2+)保持較高的濃度,從而使過硫酸鹽充分的被活化。其次,研究了超聲對硫鐵礦和ZVI活化過硫酸鹽降解二惡烷過程的影響。超聲波能夠顯著提高二惡烷的降解率,尤其在硫鐵礦系統(tǒng)中,超聲的強化效果由74%提升至92.3%。對于ZVI系統(tǒng),在超聲波的沖擊下,Fe0能夠直接轉(zhuǎn)化為Fe~(2+),同時對ZVI表面的沖擊也增加了傳質(zhì)效率,提高溶液中Fe~(2+)濃度。對于硫鐵礦系統(tǒng),超聲波能夠使硫鐵礦顆粒破碎,增大與溶液的接觸面積,從而提高FeS_2參與反應(yīng)的效率,增加Fe~(2+)濃度。此外,超聲波本身也能夠活化過硫酸鹽,產(chǎn)生SO4·-。最后,研究了物料添加量和地下水中離子對二惡烷降解過程的影響。ZVI、硫鐵礦投加量和過硫酸鹽濃度的提高可以提高二惡烷的降解速率,高濃度CO_3~(2-)、Cl-離子濃度不利于二惡烷的降解。當(dāng)Fe~(2+)相對過硫酸鹽過多時,會出現(xiàn)Fe~(2+)抑制反應(yīng)的現(xiàn)象,其原因主要是Fe~(2+)對SO4·-的競爭消耗,并且由于高效活化產(chǎn)生了大量的SO4·-未參與降解過程導(dǎo)致SO4·-的自我淬滅。CO_3~(2-)、Cl-離子均能夠與SO4·-反應(yīng)并生成氧化還原電位較低的CO3·-、Cl·,降低體系的氧化能力。此外,CO_3~(2-)還能夠與溶液中的鐵離子形成絡(luò)合物或沉淀,降低鐵離子濃度。
[Abstract]:Two oxane (1,4-dioxane) is widely used in chemical production, and the existence of two oxane is found in many polluted sites. The chemical properties of two oxane are stable, and because of their toxicity, it is difficult to be biodegraded in the environment. Advanced oxidation process, the persulfate oxidation method is a method to have high ability of degrading refractory organic compounds, and persulfate oxidation treatment of organic pollutants in the groundwater has been, but not by the method of degradation of groundwater in the dioxane two report. In this paper, tourmaline, biotite pyrite containing three kinds of iron ore and zero valent iron (ZVI) as the activated persulfate material, the activation ability of sulfate degradation of two dioxane were compared, and from two aspects of material addition and ion in the groundwater to study the influential factors of two dioxane degradation. The main results are as follows: firstly, a preliminary comparison experiment was carried out on the ability of four kinds of materials activated persulfate degradation of two dioxane in ultrasonic conditions, and four kinds of materials were characterized and analyzed. The results show that both pyrite and ZVI can be applied to the activated persulfate degradation of two oxane with or without ultrasonic enhancement. Biotite and tourmaline can not release enough iron ions to the solution, and persulfate can not be fully activated to produce SO_4~-, so the degradation rate of two oxane is less than 30%. Pyrite is composed of FeS_2, iron oxides and iron salts. FeS_2 can not only reduce Fe~ (3+) in solution, but also directly activate Fe~, which can also directly activate persulfate. Therefore, the degradation rate of two oxane in ultrasound enhanced pyrite system is as high as 92.3%. The degradation rate of ultrasonic enhanced ZVI system also reached 93%. The main component of ZVI is Fe0, and the iron oxide formed on the surface of ZVI. Sufficient Fe0 can continue to restore the Fe~ (3+) in the solution, so that the Fe~ (2+) is maintained at a high concentration, so that the persulfate is fully activated. Secondly, the effects of ultrasonic on the degradation of two oxane by pyrite and ZVI activated persulfate were studied. Ultrasound can significantly increase the degradation rate of two oxane, especially in the pyrite system. The enhancement effect of ultrasound is increased from 74% to 92.3%. For ZVI system, under the impact of ultrasonic wave, Fe0 can be directly transformed into Fe~ (2+), and the impact on the surface of ZVI also increases the mass transfer efficiency and improves the Fe~ (2+) concentration in the solution. For the pyrite system, ultrasound can break pyrite particles and increase the contact area with the solution, thereby improving the efficiency of FeS_2 participating in the reaction and increasing the concentration of Fe~ (2+). In addition, ultrasound itself can also activate persulfate, producing SO4 -. Finally, the effects of the amount of material added and the ions in the groundwater on the degradation of two oxane were studied. The increase of ZVI, pyrite dosage and persulfate concentration can increase the degradation rate of two oxane. The high concentration of CO_3~ (2-) and Cl- ion concentration are not conducive to the degradation of two oxane. When Fe~ (2+) is relatively excessive persulfate, Fe~ (2+) inhibition will happen. The main reason is the competitive consumption of Fe~ (2+) to SO4. The CO_3~ (2-) and Cl- ions can both react with SO4 - - and produce CO3, Cl, and lower oxidation reduction potential, which reduces the oxidation capacity of the system. In addition, CO_3~ (2-) can also form complex or precipitate with iron ions in the solution to reduce the concentration of iron ions.
【學(xué)位授予單位】：吉林大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2017
【分類號】：X523

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本文編號：1339161