TiO2/浮石光催化降解水中邻苯二甲酸酯类污染物的研究

论文摘要

邻苯二甲酸酯（PAEs）类化合物是一类最常用的增塑剂,广泛应用于塑料制品、涂料等生产领域,但近年来其对环境的污染,尤其是对水体的污染逐渐引起人们的重视。由于现有的水处理工艺中难以有效去除PAEs,因而急需开发新的治理工艺；因Ti02光催化技术在治理难降解有机污染物领域性能优异,被认为是最有发展前景的水处理技术之一,将其应用于含PAEs类污染物水体的治理具有一定现实意义。本课题尝试采用Ti02光催化降解水体中的PAEs类化合物,具体探讨了催化剂的负载技术,三种常见PAEs化合物（邻苯二甲酸二甲酯、邻苯二甲酸二乙酯和邻苯二甲酸二丁酯）的光催化降解规律,水体中干扰因素的影响和光催化降解机理等方面的问题。研究结果表明：以粉末粘结法所制备的Ti02／浮石催化剂牢固性良好,在催化剂投加量为30.0 g／L、光照时间5 h,DMP初始浓度为20.0 mg／L条件下,降解率达到93.5%,连续使用三次后对DMP降解率仍达到86.4%。DMP、DEP、DBP三种化合物的光降解过程均符合一级动力学方程,其反应速率快慢为：DBP> DMP>DEP;不同初始浓度DMP水样光降解过程均符合一级动力学,反应速率随初始浓度增大而减慢；当pH值在2.0-6.5之间,反应速率随着pH升高而加快,当pH值在6.5-11.0之间,反应速率基本维持不变；DMP水样矿化速率明显慢于降解速率。水体中常见无机盐和天然有机物腐殖酸（HA）对DMP光降解均有一定抑制作用；Na+、K+、Mg2+、Ca2+等四种阳离子对DMP光降解抑制作用无明显差别；而HC03、NO3-, SO42-、Cl-等四种阴离子对DMP光降解的抑制作用差别明显,它们对DMP光降解的抑制程度强弱为：HCO3->NO3-> SO42->Cl-; HA对降解过程存在明显抑制作用,其抑制程度随HA浓度增大明显加强；DMP光降解速率在以二沉池出水为本底时明显降低。采用LC/MS联用全离子扫描分析DMP、DEP、DBP的光催化产物,由检测到的中间产物可以初步推测出DMP、DEP中碳链的断裂是从苯环开始的,而DBP则是从侧链开始的。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 目录
• 1 前言
• 1.1 课题的研究背景
• 1.2 PAEs研究概况
• 1.2.1 PAEs的理化性质
• 1.2.2 PAEs的危害
• 1.2.3 PAEs的控制标准
• 1.2.4 我国水体PAEs污染现状
• 1.3 PAEs的降解方法
• 1.3.1 自然降解
• 1.3.2 人工降解方法
• 1.3.3 PAEs光催化降解机理研究进展
• 2光催化技术的进展'>1.4 TiO₂光催化技术的进展
• 2光催化技术原理'>1.4.1 TiO₂光催化技术原理
• 2的制备方法'>1.4.2 TiO₂的制备方法
• 2的负载技术研究现状'>1.4.3 TiO₂的负载技术研究现状
• 2在水治理方面研究现状'>1.4.4 TiO₂在水治理方面研究现状
• 1.5 本课题主要研究目的、内容和创新之处
• 2/浮石催化剂的制备'>2 负载型TiO₂/浮石催化剂的制备
• 2.1 引言
• 2.2 材料与方法
• 2.2.1 实验材料
• 2.2.2 催化剂的制备
• 2焙烧温度的优化'>2.2.3 TiO₂焙烧温度的优化
• 2.2.4 粉末粘结法中硅酸钠用量的优化
• 2.2.5 粉末粘结法中催化剂耐用性考察
• 2.2.6 催化剂的表征
• 2.3 结果与讨论
• 2.3.1 流化型催化剂反应装置
• 2焙烧温度的优化'>2.3.2 TiO₂焙烧温度的优化
• 2.3.3 粉末粘结法中硅酸钠用量的优化
• 2.3.4 两种负载方法所制备催化剂牢固性比较
• 2.3.5 粉末粘结法催化剂耐用性考察
• 2.3.6 催化剂的表面形貌
• 2.4 小结
• 2/浮石光催化降解PAEs的研究'>3 TiO₂/浮石光催化降解PAEs的研究
• 3.1 引言
• 3.2 材料与方法
• 3.2.1 实验材料
• 3.2.2 催化剂的制备
• 3.2.3 试验条件
• 3.2.4 试验方法
• 3.3 结果与讨论
• 3.3.1 考察催化剂的投加量
• 3.3.2 DMP初始浓度对光降解的影响
• 3.3.3 水样pH值对光降解的影响
• 3.3.4 DMP、DEP、DBP光降解情况分析
• 3.3.5 DMP矿化曲线
• 3与光催化联用降解DMP'>3.3.6 O₃与光催化联用降解DMP
• 3.4 结论
• 4 水体中常见物质对DMP光降解的影响
• 4.1 引言
• 4.2 材料与方法
• 4.2.1 试验材料
• 4.2.2 试验条件
• 4.2.3 试验方法
• 4.3 结果与讨论
• 4.3.1 阴离子对DMP光催化降解影响
• 4.3.2 阳离子对DMP光催化降解影响
• 4.3.3 天然有机物对DMP光催化降解影响
• 4.3.4 二沉池水为本底的光降解情况
• 4.4 结论
• 5 PAEs光催化降解中间产物检测和降解机理初析
• 5.1 引言
• 5.2 材料与方法
• 5.2.1 实验材料
• 5.2.2 试验条件
• 5.2.3 试验方法
• 5.3 结果与讨论
• 5.3.1 DMP降解率和矿化程度分析
• 5.3.2 DMP光催化过程pH变化情况
• 5.3.3 DMP光催化降解中间产物鉴定
• 5.3.4 DMP光催化降解机理
• 5.3.5 DEP中间产物鉴定和降解机理推测
• 5.3.6 DBP中间产物鉴定和降解机理推测
• 5.4 结论
• 6 结论与展望
• 6.1 结论
• 6.2 展望
• 参考文献
• 攻读理学硕士期间发表的文章
• 致谢