吸附催化—MWUV/Fenton联用降解邻苯二甲酸二甲酯（DMP）的性能研究

论文摘要

邻苯二甲酸酯（Phthalicacidesters,或Phthalates,简称PAEs,又称酞酸酯）类环境激素是水环境中最重要的痕量有机污染物之一。不易挥发,难溶于水,容易富集,不易生物降解。随着PAEs在自然环境中的不断迁移,对人体、空气、水和土壤造成严重污染,成为全球性最普遍的污染物之一。单一物理化学方法尽管可有效加以降解,但氧化效率需进一步提高。近年来的研究表明:高级氧化技术间的组合可以产生高浓度的羟基自由基,提高体系的氧化能力,成为该类有机污染物处理的优选方法之一。本论文以邻苯二甲酸二甲酯（DMP）为对象,研究了其在以活性炭为吸附层,UV和Fe2+协同催化H2O2的氧化降解过程,建立了吸附催化—MWUV/Fenton联用降解体系。并对包括催化剂Fe2+的浓度、H2O2浓度、初始pH值、初始浓度、曝气量以及水中常见阴离子等主要影响因素及降解机理进行了分析,实验结果表明:（1）吸附催化—MWUV/Fenton体系降解邻苯二甲酸二甲酯（DMP）的方法建立通过对吸附催化—MWUV/Fenton、UV/H2O2-Fe2+、UV/ H2O2、UV/吸附、UV五种体系对DMP降解效果的对比,得知DMP模拟废水在吸附催化—MWUV/Fenton体系中的UV去除率可达到75%左右,说明存在协同作用,确定选择该体系氧化降解DMP模拟废水。（2）影响吸附催化—MWUV/Fenton体系降解效率的主要因素分析适量调节H2O2浓度、H2O2与Fe2+投加量比、pH条件、曝气量和活性炭用量能够促进DMP的降解。通过对反应过程中UV去除率和H2O2残余量的测定,验证水中阴离子对DMP降解的抑制途径为:Cl-是通过直接俘获溶液中的·OH来实现抑制作用;NO3-通过在紫外区较强的吸收来阻碍H2O2分解;HCOO-会与·OH在水溶液发生反应,快速消耗·OH;HCO3-与溶液中的·OH发生反应。其中以HCO3-对·OH的消除作用最为明显。（3）吸附催化—MWUV/Fenton体系协同降解DMP的机理分析通过测定UV/H2O2,UV/H2O2-Fe2+,吸附催化—MWUV/Fenton这三个体系降解DMP后的H2O2残余量,验证了在吸附催化—MWUV/Fenton体系中起主要氧化作用的是·OH。80min后溶液中H2O2残余量为14.68mmol/L、UV去除率为75%、TOC去除率达到68%,协同作用显著。通过加入不同浓度的·OH淬灭剂——NaHCO3分析其对DMP降解效果的影响,验证了该系统中·OH起主要作用。结合DMP的UV-vis图谱分析,以及动力学分析,初步推测出DMP的降解途径遵循羟基自由基作用机理。（4）吸附催化—MWUV/Fenton体系降解DMP的动力学的研究通过对吸附催化—MWUV/Fenton体系降解DMP的动力学拟合,得到结论是该体系下的反应满足一级动力学。考察了不同初始浓度与不同H2O2投加量的一级动力学。当DMP的初始浓度为100mg/L,H2O2的投加量为2mL时,反应速率最快。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 1 绪论
• 1.1 引言
• 1.2 邻苯二甲酸酯类化合物的性质
• 1.2.1 理化性质
• 1.2.2 环境毒性
• 1.3 PAEs 的污染现状
• 2 邻苯二甲酸酯类（PAEs）污染物的降解研究进展
• 2.1 PAEs 的降解研究现状
• 2.1.1 生物法
• 2.1.2 物理法
• 2.1.3 光催化氧化法
• 2.1.4 影响光催化反应速率的因素
• 2.2 高级氧化技术的联用
• 2.2.1 UV/Fenton 法
• 2.2.2 活性炭/Fenton 法
• 2.3 邻苯二甲酸酯的分析检测方法
• 2.4 课题的研究意义和研究思路
• 2.4.1 研究意义
• 2.4.2 实验设计思路
• 3 吸附催化—MWUV/Fenton 联用降解DMP 的研究
• 3.1 实验准备及样品参数的设定
• 3.1.1 仪器
• 3.1.2 试剂
• 3.1.3 实验材料
• 3.1.4 分析测定方法
• 3.2 吸附催化—MWUV/Fenton 联用降解DMP 方法的建立
• 3.2.1 试验方法
• 3.2.2 结果与讨论
• 3.3 吸附催化—MWUV/Fenton 联用降解DMP 的影响因素研究
• 3.3.1 试验方法
• 3.3.2 结果与讨论
• 3.4 小结
• 4 吸附催化—MWUV/Fenton 联用降解DMP 的机理研究
• 4.1 试验方法
• 4.1.1 吸附催化—MWUV/Fenton 体系协同机理分析
• 4.1.2 吸附催化—MWUV/Fenton 体系降解DMP 的动力学分析
• 4.2 结果与讨论
• 4.2.1 吸附催化—MWUV/Fenton 体系中羟基自由基的作用分析
• 4.2.2 吸附催化—MWUV/Fenton 体系协同机理分析
• 4.2.3 吸附催化—MWUV/Fenton 体系降解DMP 的动力学研究
• 4.2.4 DMP 的 UV-vis 分析色谱分析
• 4.2.5 机理推测
• 4.4 小结
• 5 结论
• 5.1 全文总结
• 5.2 工作展望
• 致谢
• 参考文献
• 附录