Fenton法处理土壤点源有毒有机污染实验研究

论文摘要

在有机化学品储运过程中,泄漏等污染事故难免会发生,导致大量有毒有机污染物进入土壤造成污染事件,如何在事故现场及时快速降解污染物、消除毒害性是防止隐患进一步扩大的关键。本文采用Fenton试剂法处理五氯酚污染土壤,研究了不同因素对其处理效果的影响,并利用连续搅拌式反应器处理高浓度五氯酚污染土壤,并得出了最佳工艺条件。本文找到了一种土壤中五氯酚的快速测定法,根据NaOH与五氯酚反应生成五氯酚钠的原理,将不溶于水的五氯酚与碱液反应生成易溶于水的盐类,再用紫外分光光度法定量测定五氯酚含量,确定最佳提取分析条件为:PCP-Na合适的紫外吸收波长为319nm;在300r/min的条件下振荡时,最佳提取条件为提取液pH＞12.5、土液比为1:10、提取时间为20min,在此条件下,加标回收率为91.2%～116.7%,最低检出限为2μg/mL。此方法使用于处理应急土壤点源污染,本论文均用此方法对土壤中五氯酚进行定量测定。Fenton法处理土壤中五氯酚实验,先通过正交实验确定了实验初步操作条件,在此基础上,进行单因子分析,确定最佳处理条件:H2O2:Fe2+=10:1,PCP:H2O2=1:531,pH=3。在该反应条件下,五氯酚的降解率为93.2%。对比了Fenton法和类-Fenton对PCP降解效率,并对类-Fenton体系进行单因子分析,得出最佳反应条件:H2O2:Fe3+=40:1,pH=3,PCP的降解率可达70%。通过探讨在相同条件下两种方法对土壤中PCP降解效率的影响,得出Fenton试剂适用于在较短的时间内处理较高浓度的PCP污染土壤。本文还探索性的讨论了稳定剂KH2PO4对类-Fenton体系的影响,发现稳定剂延长了体系的反应时间,从而延长了PCP与·OH反应时间,提高了类-Fenton体系的氧化效率。磷酸盐的加入不但可以控制类-Fenton反应的剧烈程度,提高污染物的降解率,还可以增强土壤肥力,对土壤起到了化学修复的作用。利用连续搅拌式反应器处理高浓度五氯酚污染土壤,通过分析各种工艺参数,得出10L反应器的有效容积为1L,最佳工艺条件为:pH=3;土水比=1:1（g:L）;H2O2:Fe2+投加比为10:1;加药方式:OmL～300mL:20mL/次;300mL～400mL:50mL/次;400mL～600mL:100mL/次;600mL～1000mL:200mL/次,每次加药的间隔时间为10min,‘停留时间为200min。此工艺条件下,PCP的降解率可达80%。此工艺条件适用于1kg土样,在实际情况中,当处理土样量增大时,单次加药量的增大倍数与所处理土样量的增大倍数相同。在此工艺条件下讨论了土壤污染程度与药剂投加量之间的关系,并得出PCP在土壤中的浓度与所需要的药剂量成线性关系,方程式为y=0.0073x+2.9,则可根据土壤的受污染程度,利用此方程式估算出所需的药剂量,当处理土样量增大时,所加药剂量的增大倍数与所处理的土样量的增大倍数相同,本实验为Fenton试剂法处理土壤点源有毒有机污染事故的实际应用奠定了理论基础和提供了实验依据。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第1章 绪论
• 1.1 前言
• 1.2 难降解有毒有机污染物
• 1.2.1 多环芳烃类（PAH）化合物
• 1.2.2 杂环类化合物
• 1.2.3 有机氯化物
• 1.2.4 有机氰化物
• 1.2.5 有机合成高分子化合物
• 1.3 土壤中有机污染物的常规处理方法
• 1.3.1 物理治理法
• 1.3.2 化学治理法
• 1.3.3 生物治理法
• 1.4 高级氧化技术处理有毒有机污染土壤
• 1.4.1 Fenton试剂法
• 3氧化法'>1.4.2 O₃氧化法
• 1.4.3 电化学氧化技术
• 1.4.4 超临界萃取技术
• 1.4.5 光化学氧化技术
• 1.5 课题研究的主要内容及科学意义
• 第2章 实验部分
• 2.1 实验仪器与试剂
• 2.1.1 实验所需试剂
• 2.1.2 实验仪器与设备
• 2.2 分析方法
• 2O₂的分析方法'>2.2.1 H₂O₂的分析方法
• 2+的分析方法'>2.2.2 Fe²⁺的分析方法
• 2.3 实验方法
• 2.3.1 土壤中PCP的测定
• 2.3.2 Fenton法处理土壤中PCP
• 2.3.3 利用连续搅拌式反应器处理PCP污染土壤
• 第3章 紫外分光光度法测定土壤中PCP
• 3.1 土壤中五氯酚提取效果的影响因素
• 3.1.1 pH对提取效果的影响
• 3.1.2 土水比对提取效果的影响
• 3.1.3 振荡时间对提取效果的影响
• 3.1.4 回收实验
• 3.2 本章小结
• 第4章 Fenton法和类-Fenton法处理PCP污染土三壤的条件优化
• 4.1 Fenton法处理五氯酚污染土壤的影响因素
• 4.1.1 正交实验
• 2O₂:Fe²⁺的投加比对五氯酚降解效率的影响'>4.1.2 H₂O₂:Fe²⁺的投加比对五氯酚降解效率的影响
• 4.1.3 pH对五氯酚降解效率的影响
• 2+的投加量的影响'>4.1.4 Fe²⁺的投加量的影响
• 4.1.5 五氯酚初始浓度对五氯酚降解效率的影响
• 4.2 类-Fenton法处理五氯酚污染土壤的影响因素
• 2O₂:Fe³⁺对PCP降解效率的影响'>4.2.1 H₂O₂:Fe³⁺对PCP降解效率的影响
• 4.2.2 不同pH对PCP降解效率的影响
• 4.2.3 稳定剂在类-Fenton体系中对PCP降解效果的影响
• 2+与Fe³⁺对PCP降解效率的影响对比'>4.3 Fe²⁺与Fe³⁺对PCP降解效率的影响对比
• 4.4 本章小结
• 第5章 连续搅拌式反应器处理PCP污染土壤
• 2O₂与Fe²⁺的配比对PCP降解效率的影响'>5.1 H₂O₂与Fe²⁺的配比对PCP降解效率的影响
• 5.2 循环利用反应液对PCP降解效率的影响
• 5.3 初始土水比对PCP降解效率的影响
• 5.4 反应器的有效容积
• 5.5 加药方式对反应体系的影响
• 5.6 污染程度与加药量关系计算
• 5.7 工艺流程设计
• 5.8 本章小结
• 结论
• 参考文献
• 攻读硕士学位期间发表的论文和取得的科研成果
• 致谢