木质素磺酸盐氧化降解的研究

论文摘要

造纸业每年排放大量的木质素。由于木质素其本身结构特点,在环境中难以被转化和消除,造成了严重的环境污染和资源浪费。如何解决造纸废水的污染问题、开发造纸废水处理新技术、实现可持续发展,是至今尚未完全解决的技术难题,也是世界各国造纸业和环境保护部门的研究重点。低温等离子体技术是近年来新兴起的一项新型水处理氧化技术,它兼具高能电子辐射、紫外光解、臭氧氧化等方面的共同作用,具有降解速率快、处理范围广、无污染、易操作等优点。本文利用介质阻挡放电低温等离子体,采取空气气动雾化方法,对木质素磺酸盐进行降解；同时还研究木质素的臭氧氧化降解,以期获得一种工业废液的高效绿色处理方法,为解决日益严重的环境问题提供帮助。臭氧氧化降解实验结果表明,在常温常压下木质素就能被臭氧氧化降解。反应时间、催化剂种类等对反应的影响较大,而超声波、温度等条件的影响很小。在实验条件下,CuSO4或TiO2/α-Al2O3催化剂有利于木质素磺酸钠的臭氧氧化降解反应,而且,臭氧氧化降解反应在木质素降解率为80%左右时达到平衡。以紫外可见光谱（UV）、红外光谱（FTIR）和1H NMR谱等对木质素磺酸盐降解前后进行了表征结果说明,介质阻挡放电低温等离子体空气气动雾化法可以降解木质素磺酸盐水溶液。木质素磺酸盐降解率的高低受电极间隙、输出电压、催化剂种类、催化剂用量、反应时间等工艺条件的影响。本实验的优化条件为：以硫酸铜为催化剂,电极间隙2 cm、输出电压3000 V、频率10 KHz、反应时间2.3 ms、催化剂用量3.2%条件下,浓度1g/L的木质素磺酸盐,降解率可达50%。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第1章 绪论
• 1.1 引言
• 1.2 木质素的结构与分类
• 1.2.1 木质素的结构
• 1.2.2 木质素的分类
• 1.2.3 木质素研究现状
• 1.3 造纸废水处理技术研究概述
• 1.3.1 物理处理技术
• 1.3.2 物化处理技术
• 1.3.3 化学处理技术
• 1.3.4 生物处理技术
• 1.3.5 造纸废水污染治理现状
• 1.4 等离子体概述
• 1.4.1 等离子体的定义和分类
• 1.4.2 低温等离子体产生的方法
• 1.4.3 低温等离子体在水处理中的研究进展
• 1.5 香兰素的合成
• 1.5.1 合成的方法和机理
• 1.5.2 香兰素的合成研究进展
• 1.6 本文研究的主要内容和意义
• 1.6.1 主要研究内容
• 1.6.2 本研究工作的科学意义
• 第2章 木质素臭氧氧化降解及转化为香兰素初探
• 2.1 引言
• 2.2 实验部分
• 2.2.1 实验药品、设备和装置
• 2.2.2 木质素浓度与吸光度的关系
• 2.2.3 臭氧降解反应催化剂配制
• 2.2.4 测定木质素在不同条件下的降解率
• 2.2.5 香兰素标准曲线的建立
• 2.2.6 制备香兰素的实验
• 2.3 结果与讨论
• 2.3.1 木质素在不同催化剂下的降解率
• 2.3.2 超声波对木质素磺酸钠降解的影响
• 2.3.3 温度对降解木质素磺酸钠的影响
• 2.3.4 木质素降解产物中香兰素测定
• 2.4 小结
• 第3章 低温等离子体降解木质素磺酸盐的研究
• 3.1 引言
• 3.2 实验部分
• 3.2.1 实验原料和试剂、仪器
• 3.2.2 实验装置
• 3.2.3 实验方法
• 3.3 结果与讨论
• 3.3.1 木质素磺酸盐降解后的紫外、红外和核磁表征
• 3.3.2 不同电极间隙对降解率的影响
• 3.3.3 不同电压对降解率的影响
• 3.3.4 不同催化剂对降解率的影响
• 3.3.5 催化剂用量对降解率的影响
• 3.3.6 反应时间对降解率的影响
• 3.4 小结
• 第4章 结论与展望
• 4.1 结论
• 4.2 下一步工作
• 致谢
• 参考文献
• 攻读学位期间的研究成果