本文關(guān)鍵詞：基于有機酸絡(luò)合鐵離子活化過硫酸鹽技術(shù)氧化降解有機污染物的研究，，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

【摘要】：基于硫酸根自由基(SO)的氧化技術(shù)是近年來開始受到國內(nèi)外學(xué)者關(guān)注的一類新型高級氧化技術(shù)。SO相比羥基自由基(·OH)具有更強的穩(wěn)定性和氧化能力,因此在處理難降解有機污染物時具有更大的潛力。在眾多活化過硫酸鹽產(chǎn)生SO的方法中,過渡金屬Fe2+活化不僅具有良好活化能力,同時也具有良好的環(huán)境友好性能及較低的成本,因此最具應(yīng)用前景。然而在Fe2+活化PS過程中,存在著Fe2+容易失活、自由基被過量Fe2+消耗、p H適應(yīng)能力較差等諸多問題。為了解決上述問題,本研究采用有機氨羧絡(luò)合劑絡(luò)合Fe2+活化PS。同時針對有機絡(luò)合Fe2+在活化PS過程中依然存在因Fe2+不斷消耗而出現(xiàn)PS活化能力逐漸衰退的問題,本研究采用了鹽酸羥胺還原以及光化學(xué)還原的方法,促進活化過程中Fe2+的循環(huán)再生,從而延續(xù)Fe2+對PS的有效活化。具體研究內(nèi)容及主要研究成果如下:(1)采用EDDS絡(luò)合Fe2+提高PS活化氧化OG脫色的效率。通過研究EDDS絡(luò)合Fe2+配比、Fe3+濃度、OG濃度及p H等因素對PS活化氧化OG脫色效率的影響,初步探討了EDDS在促進Fe2+活化PS過程中的作用方式及機理。研究結(jié)果表明:由于EDDS絡(luò)合Fe2+能夠更持續(xù)地活化PS,因此在處理較高濃度的OG時,OG脫色率高于Fe2+-PS體系。EDDS/Fe2+的摩爾比為1/1時,可將Fe2+的可及度降低到11.9%,從而有效地提高了Fe2+的溶解性并減少了Fe2+參與化學(xué)反應(yīng)的速率。而當(dāng)EDDS/Fe2+的摩爾比為2/1,Fe2+被完全屏蔽,不具有反應(yīng)活性。此外,在絡(luò)合配比為1/1時,Fe3+會與Fe2+發(fā)生離子交換從而釋放出部分Fe2+。OG濃度的增加提高了污染物對氧化性自由基的競爭,減少了EDDS因氧化分解對Fe2+的釋放,因而降低了體系中PS的活化分解率。隨著p H升高,Fe2+更易被氧化為Fe3+而失去活化能力,并且EDDS對Fe2+的絡(luò)合能力也隨之增大,從而進一步降低了Fe2+的反應(yīng)活性,導(dǎo)致PS的殘留率逐漸增加。(2)采用不同分子結(jié)構(gòu)和配位方式的絡(luò)合劑絡(luò)合Fe2+活化PS氧化降解苯胺。將具有不同碳鏈長度,配位原子或基團種類和數(shù)量的四種絡(luò)合劑(草酸、檸檬酸、酒石酸、EDDS)分別與Fe2+進行絡(luò)合,通過研究絡(luò)合物在不同配比、p H條件下對PS活化的影響,深入分析了絡(luò)合物結(jié)構(gòu)對Fe2+活化PS反應(yīng)活性的影響機理。研究結(jié)果表明:絡(luò)合劑是通過控制Fe2+的可及度來影響其反應(yīng)活性。絡(luò)合劑的配位方式和絡(luò)合配比決定了Fe2+的可及度。EDDS對Fe2+可及度的影響最為顯著,且隨著絡(luò)合配比的升高,所有絡(luò)合體系中的Fe2+可及度均逐漸降低。此外,酒石酸體系中絡(luò)合劑的氧化分解顯著地促進了Fe2+的轉(zhuǎn)化,因此提高了PS的活化分解;草酸體系對Fe2+絡(luò)合能力較弱,因此該體系中PS活化受p H影響最大;EDDS對Fe2+絡(luò)合屏蔽作用較強并且隨p H的升高,EDDS絡(luò)合Fe2+的能力也越強,因此在中堿性條件下,Fe2+反應(yīng)活性顯著降低。檸檬酸和酒石酸具有最適中的Fe2+絡(luò)合屏蔽能力,在中堿性條件下依然可有效活化PS,且酒石酸氧化分解促進了Fe2+的再生,使得在所有p H條件下,PS分解率均可以達到90%以上。(3)利用鹽酸羥胺促進Fe2+再生,強化PS活化氧化OG脫色。通過研究鹽酸羥胺濃度、投加方式、p H及EDDS濃度等因素對活化過程的影響,系統(tǒng)分析了鹽酸羥胺促進Fe2+循環(huán)再生過程對PS活化及污染物氧化的作用方式和影響機理。研究結(jié)果表明:鹽酸羥胺的加入有效促進Fe3+向Fe2+的轉(zhuǎn)化,從而強化了PS的活化。然而高濃度鹽酸羥胺導(dǎo)致PS消耗顯著增加,同時降低OG的脫色速率。當(dāng)?shù)攘葵}酸羥胺分別按1、3、5次投加時,PS的分解率逐漸增加。但是隨著投加次數(shù)的增加,PS分解率和OG脫色率的增加逐漸受到抑制,并且降低了PS氧化劑的有效利用效率。當(dāng)初始p H分別為3和7時,鹽酸羥胺的加入使PS分解率顯著提高。而當(dāng)p H升高到10時,鹽酸羥胺對PS活化的促進作用非常微弱。隨著EDDS/Fe2+摩爾比逐漸增加,Fe2+的可及度隨之降低,相應(yīng)的PS分解率和OG脫色率均逐漸降低。(4)利用UV光照促進草酸絡(luò)合鐵離子活化PS氧化降解苯胺。通過對UV條件下Fe3+的轉(zhuǎn)化過程及不同草酸鐵濃度、PS濃度及p H條件下PS活化氧化降解苯胺效率的研究,詳細(xì)闡述了UV促進草酸絡(luò)合鐵離子活化PS氧化降解苯胺的作用機理。研究結(jié)果表明:UV促進了草酸鐵、檸檬酸鐵和Fe3+體系中Fe2+的生成,并且在草酸鐵體系中,Fe2+的轉(zhuǎn)化速率明顯高于其它Fe3+體系。在草酸鐵體系中,隨著草酸鐵濃度的增加,PS分解逐漸得到加強,但當(dāng)草酸鐵濃度高于0.75 m M會導(dǎo)致苯胺的降解效率降低。隨著PS濃度的增加,苯胺的降解率也隨之升高,然而苯胺降解率的增加所受到的抑制作用也逐漸增強。酸性條件有利于草酸鐵絡(luò)合物的形成,因此隨著初始p H升高,PS分解率逐漸降低,然而在酸性條件下大量自由基會被Fe2+淬滅,因此苯胺的降解效率偏低。
【關(guān)鍵詞】：硫酸根自由基 難降解有機物 有機絡(luò)合劑 鹽酸羥胺 紫外光
【學(xué)位授予單位】：華南理工大學(xué)
【學(xué)位級別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號】：X703
【目錄】：

• 摘要5-7
• ABSTRACT7-13
• 第一章 緒論13-43
• 1.1 引言13-14
• 1.2 高級氧化技術(shù)14-16
• 1.2.1 高級氧化技術(shù)的提出14
• 1.2.2 高級氧化技術(shù)的特點14-16
• 1.2.3 高級氧化技術(shù)的分類16
• 1.3 基于羥基自由基的典型高級氧化技術(shù)16-22
• 1.3.1 Fenton氧化法16-19
• 1.3.2 光催化氧化法19-20
• 1.3.3 臭氧氧化法20-22
• 1.4 基于硫酸根自由基的高級氧化技術(shù)22-41
• 1.4.1 硫酸根自由基的性質(zhì)和產(chǎn)生方式22-24
• 1.4.2 PS活化方式研究進展24-33
• 1.4.3 鐵活化PS氧化技術(shù)研究進展33-41
• 1.5 研究意義、目的及主要內(nèi)容41-43
• 1.5.1 論文研究意義與目的41-42
• 1.5.2 論文主要研究內(nèi)容42-43
• 第二章 EDDS絡(luò)合Fe~(2+)活化PS氧化降解橙黃G研究43-64
• 2.1 實驗與方法43-49
• 2.1.1 試劑和儀器43-44
• 2.1.2 實驗過程44-45
• 2.1.3 分析方法45-49
• 2.2 結(jié)果與討論49-63
• 2.2.1 EDDS濃度的影響49-53
• 2.2.2 Fe~(2+)濃度的影響53-54
• 2.2.3 Fe~(3+)的影響54-57
• 2.2.4 OG濃度的影響57-60
• 2.2.5 pH的影響60-63
• 2.3 本章小結(jié)63-64
• 第三章 有機酸絡(luò)合劑絡(luò)合Fe~(2+)活化PS機理研究64-83
• 3.1 實驗與方法65-67
• 3.1.1 試劑和儀器65-66
• 3.1.2 實驗過程66-67
• 3.1.3 分析方法67
• 3.2 結(jié)果與討論67-81
• 3.2.1 絡(luò)合劑對Fe~(2+)可及度的影響機理67-69
• 3.2.2 絡(luò)合劑濃度對Fe~(2+)活化PS氧化降解苯胺的影響69-73
• 3.2.3 pH對絡(luò)合Fe~(2+)活化PS氧化降解苯胺的影響73-77
• 3.2.4 絡(luò)合配比與pH協(xié)同作用的影響77-79
• 3.2.5 氧化性自由基的鑒定79-81
• 3.3 本章小結(jié)81-83
• 第四章 鹽酸羥胺促進EDDS絡(luò)合Fe~(2+)活化PS氧化橙黃G的研究83-97
• 4.1 實驗與方法83-85
• 4.1.1 試劑和儀器83-84
• 4.1.2 實驗過程84
• 4.1.3 分析方法84-85
• 4.2 結(jié)果與討論85-96
• 4.2.1 鹽酸羥胺濃度的影響85-87
• 4.2.2 鹽酸羥胺投加方式的影響87-90
• 4.2.3 pH的影響90-92
• 4.2.4 PS濃度的影響92-94
• 4.2.5 EDDS濃度的影響94-96
• 4.3 本章小結(jié)96-97
• 第五章 紫外光—絡(luò)合鐵離子活化PS氧化降解苯胺的研究97-122
• 5.1 實驗與方法98-99
• 5.1.1 試劑和儀器98
• 5.1.2 實驗過程98-99
• 5.1.3 分析方法99
• 5.2 結(jié)果與討論99-120
• 5.2.1 UV對草酸絡(luò)合Fe~(2+)活化PS氧化降解苯胺的影響99-105
• 5.2.2 UV對Fe~(3+)轉(zhuǎn)化過程的影響105-110
• 5.2.3 草酸鐵濃度對UV-草酸鐵活化PS氧化降解苯胺的影響110-113
• 5.2.4 PS濃度對UV-草酸鐵活化PS氧化降解苯胺的影響113-117
• 5.2.5 pH對UV-草酸鐵活化PS氧化降解苯胺的影響117-120
• 5.3 本章小結(jié)120-122
• 結(jié)論與展望122-127
• 研究結(jié)論122-124
• 研究的創(chuàng)新點124-125
• 研究展望125-127
• 參考文獻127-148
• 攻讀博士學(xué)位期間取得的研究成果148-150
• 致謝150-151
• 附件151

【參考文獻】

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1 陳曉e

本文編號：321197