以负载型铁氧化物降解水中邻苯二甲酸酯的研究

论文摘要

近年来,随着各国工业化进程加快,水污染问题日趋严重,已对人类的生存安全构成重大威胁,成为人类健康、经济和社会可持续发展的重大障碍。在水体污染物中,邻苯二甲酸酯是一类在世界上广泛使用的人工合成有机化合物,通常作为增塑剂应用于各种塑料制品中。研究表明,邻苯二甲酸酯类是一种典型的内分泌干扰物,能导致人的多种疾病,包括男性生殖系统紊乱、神经及内分泌系统的干扰等。随着塑料制品使用量的不断增加,其对环境的污染也越来越严重。Fenton法是高级氧化技术的一种,其作用原理是H2O2在Fe2+的催化作用下,产生氧化能力极强的羟基自由基（·OH）,羟基自由基能够无选择的将有机污染物氧化分解。但是,在传统的Fenton法使用过程中,有一个很大的缺陷,就是铁源的回收非常困难。本论文使用铁氧化物取代传统的亚铁离子作为Fenton反应的铁源,铁氧化物为固体颗粒,为铁源的回收提供了可能性。光-Fenton法是在传统Fenton法基础上发展起来的,将紫外光引入到Fenton体系中即构成了光-Fenton体系。本论文使用不同的原料和反应条件制备铁氧化物,并进行表征确定铁氧化物的结构和形貌。最后,用自制的铁氧化物光-Fenton法降解两种邻苯二甲酸酯废水,即邻苯二甲酸二甲酯（DMP）和邻苯二甲酸二乙酯（DEP）。主要结论如下：（1）在80℃的水浴下,向FeSO4溶液中缓慢滴加NaOH溶液,并通气搅拌,待反应完全后,于300～500℃焙烧,所得的铁氧化物为α-Fe2O3。而将FeCl2·4H2O、（CH2）6N4和NaNO2这3种溶液在60℃下混合反应,反应产物经60℃干燥后,所得到的铁氧化物为γ-FeOOH粉末。（2）硅藻土负载的Fe2O3可以有效的降解DMP。铁氧化物的焙烧温度、溶液的初始pH值,H2O2用量以及紫外光照对DMP降解效率有重要影响。pH值过高或过低都不利于反应的进行,同样H2O2浓度也存在一个最佳值。在本实验中,最佳的反应条件为：波长为254nm的紫外光照,溶液初始pH值为3.0,H2O2浓度为1.0mmol/L时,DMP的降解率最高。硅藻土负载的Fe2O3在重复利用5次后,仍有很高的降解率。（3）用硅藻土负载的Fe2O3和γ-FeOOH进行降解DEP的实验研究。不同的铁氧化物对DEP的降解有不同的效率,紫外光的波长对DEP的降解有很大的影响。同时,其它的影响因素,如溶液初始pH值和H2O2浓度存在一个最佳的范围。在本实验中,在波长为365nm的紫外光照,溶液初始pH值为3.0,H2O2浓度为1.0mmol/L时,用γ-FeOOH降解DEP,2h后降解率可以达到86.4%。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第一章 绪论
• 1.1 研究的背景与意义
• 1.2 邻苯二甲酸酯污染
• 1.2.1 水中邻苯二甲酸酯的来源、迁移以及危害
• 1.2.2 水中邻苯二甲酸酯污染的主要治理技术
• 1.3 Fenton方法简介及在降解邻苯二甲酸酯中的应用
• 1.3.1 传统Fenton法
• 1.3.2 UV-Fenton法
• 1.3.3 Fenton法降解邻苯二甲酸酯
• 1.4 铁氧化物的应用
• 1.4.1 铁氧化物的制备
• 1.4.2 铁氧化物的负载
• 1.5 本文主要研究内容
• 第二章 实验部分
• 2.1 主要实验试剂和仪器
• 2.1.1 主要实验试剂
• 2.1.2 主要实验仪器
• 2.2 实验装置
• 2.3 实验方法
• 2.3.1 铁氧化物的制备
• 2.3.2 降解邻苯二甲酸二甲酯（DMP）的实验
• 2.3.3 降解邻苯二甲酸二乙酯（DEP）的实验
• 2.4 分析方法
• 2O₂的检测方法'>2.4.1 H₂O₂的检测方法
• 2+和总铁的分析'>2.4.2 Fe²⁺和总铁的分析
• 2.4.3 邻苯二甲酸二甲酯的分析
• 2.4.4 邻苯二甲酸二乙酯的分析
• 2.4.5 微观结构分析
• 2.5 本章小结
• 第三章 铁氧化物的制备及表征
• 2O₃的制备'>3.1 负载型Fe₂O₃的制备
• 2O₃的表征'>3.2 负载型Fe₂O₃的表征
• 3.3 纤铁矿（γ-FeOOH）的制备
• 3.4 纤铁矿（γ-FeOOH）的表征
• 3.5 本章小结
• 第四章 铁氧化物芬顿降解邻苯二甲酸二甲酯的研究
• 4.1 焙烧温度对负载型铁氧化物活性的影响
• 2O₂浓度对降解邻苯二甲酸二甲酯的影响'>4.2 H₂O₂浓度对降解邻苯二甲酸二甲酯的影响
• 4.3 溶液初始pH值对邻苯二甲酸二甲酯降解的影响
• 4.4 紫外光照对邻苯二甲酸二甲酯降解的影响
• 4.5 负载型铁氧化物的沉降性能及重复利用的研究
• 4.6 本章小结
• 第五章 铁氧化物芬顿降解邻苯二甲酸二乙酯的研究
• 5.1 降解邻苯二甲酸二乙酯的实验探究
• 2O₂浓度对降解邻苯二甲酸二乙酯的影响'>5.2 H₂O₂浓度对降解邻苯二甲酸二乙酯的影响
• 5.3 溶液初始pH值对邻苯二甲酸二乙酯降解的影响
• 5.4 紫外光照对邻苯二甲酸二乙酯降解的影响
• 5.5 本章小结
• 结论
• 参考文献
• 攻读学位期间发表论文
• 致谢