去除水中微量酚类化合物的研究

论文摘要

半导体光催化剂在光催化降解氯酚类等难生化处理有机物方面具有能耗低,反应条件温和,操作简便,可减少二次污染等突出特点,因此备受环境科学工作者的关注。半导体粒子吸收能量大于其带隙能的光量子时,一个电子从价带被激发到导带,结果这个电子对吸附在颗粒表面的分子起化学还原作用,同时价带上的空穴起化学氧化的作用。纳米ZnO微球具有很高的活性,能够把有机物降解为CO2、H2O和一些无机酸,而且ZnO具有安全、廉价、无污染等优点,是最有发展前途的绿色环保型催化剂之一。本文采用醇解方法制备纳米晶体ZnO微球,探讨了升温速率对醇解反应发生温度的影响。考察了种子液用量以及醇解时间对纳米级的ZnO微球的形貌影响。膜生物反应器（MBR）技术应用于饮用水的处理尚是一项较新的技术,90年代中期首次在法国出现应用实例。目前应用MBR对微污染水源水中微量2,4,6–TCP的去除尚未见报道。本试验设计采用MBR作为主体工艺来处理微污染地表水,向反应器内投加PAC以强化处理效果,在关注MBR对微污染地表水中有机物总量去除的同时,还将水中同时存在的微量氯酚类化合物2,4,6–TCP作为目标污染物之一。本试验的目的是使MBR及其组合工艺（MBR+PAC）能够稳定运行,能够实现对微污染水中有机物总量去除的同时,保证对其中的微量人工合成有机物高效的去除,使出水水质能够达到《生活饮用水卫生标准》（GB5749–2006）的要求,为实现MBR的工程化提供技术支持。研究中考察了微量水平下的2,4,6–TCP在膜生物反应器中的降解机理,实验中面临的难题之一就是2,4,6-TCP及其各种降解中间产物的检测问题。SPME是一种新型的微量样品富集技术。目前国内对于SPME–HPLC联用技术的研究还刚刚起步,应用性文献不多。论文综述了近年来SPME技术的发展状况,详细介绍了SPME-HPLC联用技术的原理、仪器及其在各环境领域的应用。通过对SPME和HPLC联用技术的研究,优化了SPME和HPLC联用的实验条件,初步建立了SPME–HPLC分析环境水样中痕量酚类化合物的方法。

论文目录

• 中文摘要
• ABSTRACT
• 第一章 绪论
• 1.1 水体有毒有害污染物的危害
• 1.2 纳米ZnO光催化降解研究
• 1.2.1 纳米氧化锌光催化原理
• 1.2.2 纳米氧化锌作为光催化剂的优缺点
• 1.2.3 纳米氧化锌光催化活性的影响因素
• 1.2.4 提高纳米氧化锌光催化活性的途径
• 1.2.5 纳米氧化锌对环境水体中酚类化合物的光氧化降解
• 1.2.6 纳米氧化锌光催化的研究展望
• 1.3 氯酚类化合物生物降解性研究
• 1.3.1 具有降解氯酚类化合物能力的微生物
• 1.3.2 氯酚类化合物的生物降解
• 1.3.3 氯酚类废水生物处理技术
• 1.4 固相微萃取–高效液相色谱联用技术在环境样品分析中的应用
• 1.4.1 商品化固相微萃取装置
• 1.4.2 固相微萃取操作模式
• 1.4.3 萃取理论
• 1.4.4 SPME–HPLC联用技术
• 1.4.5 SPME–HPLC在环境样品分析中的应用
• 1.5 本课题研究的目的、意义和内容
• 第二章 纳米晶氧化锌微球的制备
• 2.1 实验部分
• 2.1.1 试剂与原料
• 2.1.2 纳米ZnO的制备
• 2.1.3 单分散PS的制备
• 2.1.4 DEG热醇解法制备ZnO微球
• 2.1.5 种子液的制取
• 2.1.6 种子法制备ZnO微球
• 2.1.7 核–壳结构的ZnO微球的制备
• 2.2 材料的分析和表征
• 2.3 结果与讨论
• 2.3.1 升温速率对醇解反应发生温度的影响
• 2.3.2 醇解时间对纳米级ZnO微球的形貌影响
• 2.3.3 种子液用量对纳米级ZnO微球的形貌影响
• 2.3.4 异核种子法制备核–壳结构ZnO微球
• 2.4 本章结论
• 第三章 膜生物反应器试验装置与试验方法
• 3.1 试验装置与工艺流程
• 3.1.1 试验装置简图
• 3.1.2 装置设备及材料
• 3.1.3 试验主要工艺参数及工艺流程简述
• 3.2 主要分析项目和测定方法
• 3.2.1 常规分析项目
• 3.2.2 TCP含量的测定
• 3.2.3 测定TCP降解动力学曲线的间歇试验
• 3.2.4 TCP生物降解的动力学参数测定
• 3.2.5 PAC对TCP强化去除作用的静态吸附试验
• 第四章 MBR去除原水中微量2,4,6–三氯酚的试验结果与分析
• 4.1 试验概况
• 4.1.1 选题的理论依据
• 4.1.2 试验目的和内容
• 4.1.3 试验运行情况
• 4.2 MBR对常规污染物的去除
• Mn的去除效果'>4.2.1 COD_Mn的去除效果
• 4.2.2 氨氮的去除效果
• 4.2.3 浊度的去除效果
• 254 的去除效果'>4.2.4 UV₂₅₄的去除效果
• 4.2.5 TOC的去除效果
• 4.3 MBR对水中微量TCP的去除
• 4.3.1 MBR系统对TCP的去除效果
• 4.3.2 PAC对TCP去除的强化作用
• 4.4 本章结论
• 第五章 MBR系统TCP生物降解机理初探
• 5.1 试验内容及目的
• 5.2 MBR系统去除TCP的各种作用
• 5.3 TCP生物降解动力学曲线的测定
• 5.3.1 测定TCP降解动力学曲线的间歇试验
• 5.3.2 TCP生物降解动力学曲线
• 5.4 TCP生物降解动力学参数的测定
• 5.4.1 动力学参数的测定方法
• 5.4.2 动力学参数的测定结果
• 5.5 MBR中生物作用去除TCP的机理
• 5.5.1 二级基质理论
• 5.5.2 天然有机物对TCP去除作用的影响
• 5.6 本章结论
• 第六章 SPME-HPLC联用技术测定微污染水体中的酚类化合物
• 6.1 实验部分
• 6.1.1 主要仪器
• 6.1.2 主要试剂
• 6.1.3 实验方法
• 6.2 结果与讨论
• 6.2.1 萃取条件的优化
• 6.2.2 解吸条件的优化
• 6.2.3 方法评价
• 6.2.4 展望
• 6.3 本章结论
• 第七章 结论和建议
• 7.1 结论
• 7.2 建议
• 参考文献
• 附录
• 发表论文和科研情况说明
• 致谢