机械化学法降解持久性有机污染物—五氯酚

论文摘要

长期以来,持久性有机污染物(Persistent Organic Pollutants,以下简称POPs)的处理是环境治理中的难点,氯酚类芳香化合物是其中的典型代表。由于其具有稳定的化学性质,很难自然降解,对生态系统产生了强烈的干扰,严重危害人类安全和健康。传统降解POPs的方法由于反应条件苛刻、处理费用高、工艺流程复杂、易产生二次污染等原因使其商业化推广受到了限制。本试验用机械化学法处理POPs的典型代表五氯酚(Pentachlorophenol,以下简称PCP),在机械力的作用下,通过钢球与废物颗粒不断地碰撞,将机械能传给废物与金属粉末颗粒,使其不断变细,从而增强PCP分子中的惰性卤素原子反应活性,使其与碱性脱卤试剂发生化学反应,并转化为可溶于水的金属卤化物。具体的实验过程是：在常温常表压下,将PCP与金属氧化物及球磨介质钢球混合放入球磨机中球磨,球磨一定时间后出料,用AgNO3标准溶液滴定含氯离子的研磨产物溶出液,根据消耗AgNO3溶液的量计算氯的脱出率,以此来反映PCP的降解效果。实验结果表明：1、PCP与金属氧化物的摩尔比越大,脱氯率越高,并确定了本实验的最佳摩尔比为1:60,脱氯效果达到98%以上。2、脱氯率随球磨时间的增加而增大。随着球磨时间的延长,产物的颜色由浅变深至黑色,可能有单质碳产生。本实验中最佳的球磨时间为2.5h,有2/3左右的有机氯转化为无机氯。3、金属氧化物的种类对PCP的降解有直接的影响,本实验表明,在同等条下,CaO作为磨料对PCP的降解效果要好于MgO。4、通过价键理论证实,CaO和MgO作为脱卤试剂更容易在机械力作用下,引发PCP的化学降解反应。通过本课题的研究,机械化学法相比于传统的化学方法处理PCP,具有工艺流程简单、工作条件温和、短时间内就可以达到理想的处理效果、而且不涉及传统化工单元的操作,具有广泛的商业化应用前景。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第一章 绪论
• 1.1 持久性有机污染物
• 1.1.1 持久性有机污染物的定义、来源
• 1.1.2 持久性有机污染物的特性
• 1.1.3 持久性有机污染物的种类和危害
• 1.1.4 持久性有机污染物的污染现状
• 1.1.5 持久性有机污染物的处理方法研究
• 1.2 五氯酚（PCP）
• 1.2.1 五氯酚的理化特征
• 1.2.2 五氯酚的来源
• 1.2.3 五氯酚的毒性机理
• 1.2.4 五氯酚对人类和环境的影响
• 1.2.5 五氯酚的迁移转化途径
• 1.3 机械化学概述
• 1.3.1 机械化学概念的提出及发展
• 1.3.2 机械化学的作用
• 1.3.3 机械化学的特征及应用
• 1.3.4 机械化学在处理有毒废弃物方面的应用
• 1.4 本课题研究的意义及目的
• 本章小结
• 第二章 试验内容与方法
• 2.1 技术路线
• 2.2 试验部分
• 2.2.1 试验仪器、药剂及设备
• 2.2.2 试验方法及步骤
• 2.3 脱卤试剂的选择
• 2.4 检测方法
• 2.4.1 滴定液的配制
• 3溶液的标定'>2.4.2 AgNO₃溶液的标定
• 2.4.3 氯离子溶液的酸性溶出
• 2.4.4 氯离子的检测
• 2.4.5 五氯苯酚（PCP）的脱氯率计算式的推导
• 本章小结
• 第三章 结果与讨论
• 3.1 不同的物料比（五氯苯酚与金属氧化物的摩尔比）对脱氯效果的影响
• 3.1.1 五氯苯酚与氧化钙不同的摩尔比对脱氯效果的影响
• 3.1.2 五氯苯酚与氧化镁不同的摩尔比对脱氯效果的影响
• 3.2 球磨时间对脱氯效果的影响
• 3.2.1 以CaO作为磨料引发剂时,球磨时间对脱氯效果的影响
• 3.2.2 以MgO作为磨料引发剂时,球磨时间对脱氯效果的影响
• 3.3 金属氧化物的种类脱氯效果的对比
• 3.3.1 同等实验条件下,CaO和MgO投加量不同时脱氯率效果的比较
• 3.3.2 同等实验条件下,CaO和MgO球磨时间不同时脱氯率效果的比较
• 3.4 有效机械能对机械化学降解效率的讨论
• 3.5 机械化学法降解五氯酚机理讨论
• 3.5.1 机械化学的机理解释
• 3.5.2 芳香卤化物机械化学降解的反应路径
• 3.5.3 五氯酚降解机理讨论
• 本章小结
• 第四章 结论
• 参考文献
• 攻读硕士学位期间发表的学术论文
• 致谢