海水中石油的光化学降解研究

论文摘要

过去几十年来,大量的石油通过各种各样的途径进入海洋环境。石油污染已逐渐成为人类所面临的最严重的海洋环境问题之一。石油进入海水会发生各种物理、化学变化。研究表明光化学氧化在石油及其精炼产品风化过程中具有重要意义。本论文研究了海水中石油水溶部分（WSF）的光化学降解。研究了WSF光降解的动力学过程,同时研究了光源、溶液介质、重金属离子、阴离子、过氧化氢、光敏剂对WSF光降解的影响以及WSF成分和pH的变化。具体结果如下:（1） WSF在不同光源下均能发生光降解反应且符合一级动力学行为,其光降解速率常数随实验条件的改变而改变。（2）影响WSF光降解的因素a光源:与黑暗条件下相比,WSF在天然日光及高压汞灯下（300 W、500 W）均能发生光降解,但在高压汞灯下的降解速率大于在天然日光下的降解速率;而在500 W高压汞灯下的降解速率大于在300 W高压汞灯下的降解速率。说明不同的光源对WSF的光降解有一定的影响。b溶液介质:系统研究了300 W高压汞灯照射下三种介质（去离子水、人工海水、天然海水）中WSF的光降解反应。发现溶液介质对WSF光降解有一定的影响。其中WSF在人工海水中降解速率小于其在去离子水中的降解速率,这可能是由于阴阳离子的作用造成的;而WSF在天然海水中的光解速率大于其在人工海水中的降解速率。c重金属离子:天然海水中常见的四种重金属离子:Cu2+、Hg2+、Cd2+、Zn2+对WSF的光降解表现出不同的作用,最终的影响是它们与溶液的相互作用的结果。通过改变金属离子的浓度观察发现,不同浓度的重金属离子对WSF光降解的作用有所不同。其中Cu2+在三种介质中均能抑制WSF的光降解;而Hg2+、Cd2+、Zn2+在不同介质中对WSF的光降解影响有一定的差别。d阴离子:讨论了海水中常见的两种阴离子:CO32-和HCO3-对WSF光降解的影响,结果发现CO32-主要表现为低浓度时对WSF光解起促进作用,高浓度时起抑制作用;HCO3-的作用与其相似,但在天然海水中其对WSF光降解影响变化较大。e过氧化氢（H2O2）:发现过氧化氢对WSF的光降解有一定的促进作用,且随着浓度的增大促进作用有所增大。f光敏剂:讨论了两种光敏剂:腐殖酸和丙酮对WSF光降解的影响。发现三种介质中腐殖酸对WSF的光降解均有一定的抑制作用,且随着浓度的增大,抑制作用逐渐增强;而三种介质中丙酮在低浓度时可以促进WSF的光降解,高浓度时对WSF光降解有一定的抑制作用。（3）光降解前后WSF成分的变化通过气-质联用对光降解前后WSF成分变化进行研究发现,光降解后WSF主要成分浓度降低,且主要成分数量减少。（4） pH的变化发现光降解过程中WSF溶液的pH均有所降低,但降低的幅度不同,其中天然海水中幅度最小。这可能是由于天然海水中含有的一些物质在光照下反应造成的。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 0 前言
• 0.1 光降解反应原理
• 0.2 海洋有机光化学的国内外研究现状
• 0.3 海洋有机光化学的研究价值与意义
• 1 文献综述
• 1.1 石油在海洋中的变化及其分析
• 1.2 海洋中石油的光化学降解
• 1.2.1 海洋石油光氧化降解研究的发展过程及研究现状
• 1.2.2 石油的光化学降解机理
• 1.2.2.1 激发三重态光敏化剂引发的光氧化反应
• 1.2.2.2 激发单重态光敏化剂引发的光氧化反应
• 1.2.3 石油光氧化降解的产物
• 1.2.4 光化学氧化反应动力学
• 1.2.5 影响石油光化学降解的因素
• 1.2.5.1 光照条件
• 1.2.5.2 溶液介质
• 1.2.5.3 酸度（pH）
• 1.2.5.4 光敏剂
• 1.2.5.5 过氧化氢的影响
• 1.2.5.6 重金属离子
• 1.2.5.7 阴离子的影响
• 1.3 小结
• 2 实验部分
• 2.1 正己烷回收实验
• 2.2 方法回收率的测定及优化
• 2.3 WSF 光降解实验
• 2.3.1 实验设备、仪器与药品
• 2.3.1.1 实验设备
• 2.3.1.2 分析仪器
• 2.3.1.3 实验药品
• 2.3.1.4 反应介质
• 2.3.2 实验内容与步骤
• 2.3.2.1 实验内容
• 2.3.2.2 实验步骤
• 2.3.3 结果与讨论
• 2.3.3.1 确定光降解反应的发生
• 2.3.3.2 动力学计算及反应状况分析
• 2.3.3.3 不同影响因素的作用
• 2.3.3.4 WSF 光降解前后WSF 成分的变化
• 2.3.3.5 WSF 光降解过程中pH 的变化
• 3 总结
• 参考文献
• 致谢
• 附录Ⅰ：WSF 光降解前后气相色谱图及主要成分质谱图
• 附录Ⅱ：发表的学术论文