光催化降解和光降解氯代乙酸的研究

论文摘要

氯代乙酸是一类具有很高致癌风险的氯化消毒副产物,其中的二氯乙酸和三氯乙酸是构成饮用水消毒副产物致癌风险的主要物质。针对氯代乙酸给饮用水带来的不安全性,进行了光催化降解和光降解的研究。比较了两种降解方式的降解效率。提出了光降解氯代乙酸可能的反应机理。推导出了降解过程的动力学方程。考察了酸性初始条件和碱性初始条件对降解效率的影响。探索了降解过程中体系pH值的变化规律。结果表明,对于一氯乙酸和二氯乙酸,酸性初始条件和碱性初始条件下的光催化降解效率均高于光降解的效率;而三氯乙酸却相反,酸性初始条件和碱性初始条件下的光降解效率均高于光催化降解的效率。在光降解氯代乙酸的过程中,水合电子起了重要作用,可能的降解机理是水合电子引起的自由基反应机理。光催化降解和光降解氯代乙酸均符合一级反应动力学过程。不同的酸碱性初始条件对光催化降解和光降解氯代乙酸均有影响,酸性初始条件有利于降解反应的进行。光催化降解和光降解过程中体系的pH值均会不断变化并呈现逐渐降低的趋势。通过实验可以看出,光降解法对氯代乙酸也有较好的去除效果,并且较之于光催化方法更加便宜、方便。这一研究工作将为降低饮用水中消毒副产物提供新的思路和途径。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 1 绪论
• 1.1 概述
• 1.2 消毒副产物控制技术
• 1.2.1 氯消毒副产物前体物的去除
• 1.2.2 氯消毒副产物的直接去除
• 1.2.3 替换传统消毒剂
• 1.3 研究的背景、目的、意义及主要研究内容
• 1.3.1 研究的背景
• 1.3.2 研究的目的和意义
• 1.3.3 研究的主要内容
• 2 卤代乙酸的检测分析方法
• 2.1 HAAs的定性分析
• 2.2 HAAs的定量分析
• 3 光催化降解和光降解法基本原理
• 3.1 光催化降解法
• 3.1.1 光催化降解基本原理
• 3.1.2 影响光催化降解的因素
• 3.2 光降解法
• 3.2.1 光降解基本原理
• 3.2.2 光化学基本原理
• 3.2.3 水合电子生成的光化学过程
• 3.2.4 影响水合电子反应速度的因素
• 4 光催化降解氯代乙酸
• 2薄膜的制备及表征'>4.1 TiO₂薄膜的制备及表征
• 2薄膜的制备'>4.1.1 TiO₂薄膜的制备
• 2薄膜的表征'>4.1.2 TiO₂薄膜的表征
• 4.2 光催化降解氯代乙酸所用仪器和试剂
• 4.2.1 仪器
• 4.2.2 试剂
• 4.3 实验方法
• 4.3.1 光催化降解氯代乙酸的反应装置
• 4.3.2 光催化降解的实验步骤
• 4.4 初始pH值对光催化降解氯代乙酸的影响
• 4.5 体系pH值的变化
• 4.6 降解过程动力学
• 5 光降解氯代乙酸
• 5.1 仪器和试剂
• 5.1.1 仪器
• 5.1.2 试剂
• 5.2 实验方法
• 5.3 初始pH值对光降解氯代乙酸的影响
• 5.4 体系pH值的变化
• 5.5 降解过程动力学
• 6 光催化降解和光降解氯代乙酸的比较
• 6.1 降解转化率的比较
• 6.2 反应机理的探讨
• 6.2.1 光化学反应机理研究方法
• 6.2.2 光催化降解过程中反应机理的探讨
• 6.2.3 光降解过程中反应机理的探讨
• 7 结论与建议
• 7.1 结论
• 7.2 建议
• 7.3 研究心得
• 7.4 展望
• 参考文献
• 致谢
• 硕士期间发表的学术论文