水中五氯苯酚的光催化降解研究

论文摘要

五氯苯酚(PCP)是一种典型的有机氯农药,属于持久性有机污染物质,具有致癌、致畸、致突变的“三致”效应。作为我国七大水系之一,海河流域近年来的水环境问题日益突出。在对海河干流和大沽排污河的水质的调查研究表明,河水中五氯苯酚污染程度大大超过其它有机污染物,成为检出量最多的持久性有机污染物。控制五氯苯酚污染对控制海河持久性有机污染起着非常关键的作用。为此,本文以水中五氯苯酚降解为研究对象。本文首先在对不同分析预处理方法进行比较后,建立了五氯苯酚的预处理方法和分析方法,为以后的研究提供了水中五氯苯酚浓度的测定方法。本文选用多相光催化方法对含有五氯苯酚的污水进行降解。通过吸附实验确定了五氯苯酚在催化剂表面的吸附规律符合Langmuir模型;降解动力学研究表明光催化能够有效地降解水中五氯苯酚,其降解动力学符合一级动力学模型;通过气质联用仪器检测出了五氯苯酚光催化降解的三种中间体,分别为2,3,4,5四氯酚、2,3,4,6四氯酚和2,5二氯酚。针对TiO2光催化技术的实际应用中存在着诸如量子效率低等技术难题,本文进行了超声波协同光催化方法降解水中五氯苯酚的研究。降解动力学的研究和TOC的检测表明,同时使用超声波和光催化能够使五氯苯酚降解速率有很大提高,证明超声波和光催化有协同作用。通过亚甲基兰的退色实验表明超声波协同光催化可以产生更多的羟基自由基。利用正交实验法对光催化降解水中五氯苯酚的进行实验设计,绘制因素与指针趋势图,为进一步优化反应条件指明了方向。

论文目录

• 中文摘要
• ABSTRACT
• 前言
• 第一章 文献综述
• 1.1 持久性有机污染物（POPs）的概况及其危害
• 1.1.1 持久性有机污染物（POPs）的标准
• 1.1.2 持久性有机污染物（POPs）的危害
• 1.1.3 斯德哥尔摩公约
• 1.1.4 我国POPs 的污染状况
• 1.1.5 POPs 的治理技术进展
• 1.1.6 五氯苯酚基本理化性质和毒理研究
• 1.2 光催化氧化技术
• 1.2.1 光催化氧化技术的发展
• 1.2.2 影响光催化氧化效果的因素
• 1.2.3 光催化氧化的反应机理
• 1.3 超声辅助光催化技术
• 1.3.1 基于光催化的联用技术
• 1.3.2 超声反应基本原理
• 1.3.3 超声波辅助光催化技术的研究现状
• 1.4 本文的主要研究内容
• 第二章 样品预处理及分析方法
• 2.1 POPs 分析的难点
• 2.2 POPs 样品的预处理方法
• 2.3 POPs 样品的分析方法
• 2.4 主要试剂及仪器
• 2.5 预处理及分析方法的确定
• 2.5.1 预处理方法的确定
• 2.5.2 分析条件的确定
• 2.6 标准溶液及标准曲线
• 2.6.1 标准溶液的配制
• 2.6.2 标准曲线
• 2.7 本章小结
• 第三章 光催化降解五氯苯酚的研究
• 3.1 氯酚类光催化降解原理
• 3.1.1 直接空穴氧化机理
• 3.1.2 自由基降解机理
• 3.2 光催化的羟基自由基生成试验
• 3.2.1 自由基检测方法
• 3.2.2 亚甲基兰的褪色反应
• 3.2.3 光催化的羟基自由基生成试验
• 3.3 五氯苯酚在催化剂表面的吸附
• 3.3.1 吸附平衡时间
• 3.3.2 吸附曲线
• 3.4 光催化降解五氯苯酚的动力学的研究
• 3.4.1 基于羟基自由基机理的L-H 方程
• 3.4.2 方程的动力学推导
• 3.4.3 L-H 方程的验证
• 3.4.4 不同初始浓度对反应动力学的影响
• 3.5 光催化降解五氯苯酚的中间体检测
• 3.5.1 实验仪器及方法
• 3.5.2 中间体的检测结果与分析
• 3.6 本章小结
• 第四章 光催化降解五氯苯酚工艺条件的优化
• 4.1 超声协同光催化降解五氯苯酚的实验研究
• 4.1.1 超声协同光催化降解五氯苯酚实验方法及讨论
• 4.1.2 降解效果的TOC 检验
• 4.2 超声波协同光催化羟基自由基生成试验
• 4.2.1 实验方法
• 4.2.2 实验结果与讨论
• 4.3 其它工艺条件对光催化降解五氯苯酚的影响
• 4.3.1 正交实验设计
• 4.3.2 实验结果与分析
• 4.4 本章小结
• 第五章 结论与建议
• 5.1 结论
• 5.2 进一步研究的建议
• 参考文献
• 致谢