UV-Fe(Ⅲ)-富馬酸鹽體系光氧化降解模擬有機(jī)廢水.pdf

1、光催化技術(shù)作為高級(jí)氧化技術(shù)的一種，具有操作簡(jiǎn)單，無二次污染、降解速度快而且高效的特點(diǎn)，得到廣泛的關(guān)注和研究。均相光催化作為光催化技術(shù)的一種，均相光催化中鐵-羧酸鹽體系在處理有機(jī)污染水體中顯示出良好的光催化性能而得到廣泛的研究。本論文研究了Fe(Ⅲ)-富馬酸鹽體系光催化氧化橙黃Ⅱ和對(duì)硝基苯酚的性能，詳細(xì)討論了各個(gè)影響因素對(duì)有機(jī)物降解的影響、光氧化有機(jī)物動(dòng)力學(xué)，并探討反應(yīng)過程中的光譜分析和TOC分析，以及結(jié)合GC-MS推測(cè)反應(yīng)機(jī)理。主要認(rèn)識(shí)

2、和結(jié)論如下：
　　(1)采用熒光法和分光光度法分別檢測(cè)到 Fe(Ⅲ)-富馬酸鹽體系光解產(chǎn)生的羥基自由基和過氧化氫；通過紫外光譜分析發(fā)現(xiàn)，改變Fe(Ⅲ)、富馬酸鹽初始濃度影響著Fe(Ⅲ)-富馬酸鹽體系對(duì)光的吸收，相比于富馬酸鹽，F(xiàn)e(Ⅲ)初始濃度的改變對(duì)體系光的吸收影響較大。
　　(2) UV/Fe(Ⅲ)-富馬酸鹽體系、UV/Fe(Ⅲ)體系、UV/富馬酸鹽體系、Fe(Ⅲ)-富馬酸鹽體系和UV體系對(duì)照實(shí)驗(yàn)表明，在紫外光照射條件下

3、Fe(Ⅲ)-富馬酸鹽體系對(duì)橙黃 II有較強(qiáng)的光催化氧化能力；采用自由基淬滅法間接證實(shí)了Fe(Ⅲ)-富馬酸鹽體系能發(fā)生光解并產(chǎn)生羥基自由基、超氧負(fù)離子自由基；實(shí)驗(yàn)室條件下橙黃Ⅱ的光氧化反應(yīng)在誤差允許范圍內(nèi)符合一級(jí)反應(yīng)動(dòng)力學(xué)，一級(jí)反應(yīng)方程速率常數(shù)k隨著Fe(Ⅲ)、富馬酸鹽初始濃度的增大而增大，隨著溶液pH值和橙黃Ⅱ初始濃度增大而減?。贿M(jìn)行了橙黃Ⅱ光氧化動(dòng)力學(xué)分析，它的表觀動(dòng)力學(xué)方程：-dC橙黃Ⅱ/dt=0.3203[橙黃Ⅱ]0.2313[F

4、e(Ⅲ)]0.3578[Fumarate]0.0570(R2=0.9998)，F(xiàn)e(Ⅲ)是影響反應(yīng)速率的主要因素；通過橙黃Ⅱ反應(yīng)前后光譜分析和TOC分析，F(xiàn)e(Ⅲ)-富馬酸鹽體系的光氧化作用破壞了橙黃Ⅱ分子結(jié)構(gòu)中苯環(huán)、萘環(huán)和偶氮鍵，環(huán)狀結(jié)構(gòu)發(fā)生開環(huán)，使其礦化成為無機(jī)小分子物質(zhì)。
　　(3)通過五種體系對(duì)照實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，UV/Fe(Ⅲ)-富馬酸鹽體系有較強(qiáng)的光催化氧化對(duì)硝基苯酚的能力；采用自由基淬滅法，發(fā)現(xiàn)淬滅羥基自由基后對(duì)硝基苯酚降解

5、效率從97.3％減少到30.1%；在誤差允許范圍內(nèi)，光氧化對(duì)硝基苯酚的反應(yīng)符合一級(jí)反應(yīng)動(dòng)力學(xué)，一級(jí)反應(yīng)方程速率常數(shù)k隨著Fe(Ⅲ)、富馬酸鹽初始濃度增大而增大，隨著溶液pH值和對(duì)硝基苯酚初始濃度增大而減??；進(jìn)行了對(duì)硝基苯酚光氧化動(dòng)力學(xué)分析，對(duì)硝基苯酚光氧化反應(yīng)的初始速率隨著Fe(Ⅲ)、富馬酸鹽、對(duì)硝基苯酚初始濃度的增加而增大，其表觀動(dòng)力學(xué)方程：-dCPNP/dt=0.1478[PNP]0.2567[Fumarate]0.2492[Fe(

6、Ⅲ)]0.3460(R2=0.9977)；通過對(duì)硝基苯酚反應(yīng)前后光譜分析和TOC分析，F(xiàn)e(Ⅲ)-富馬酸鹽體系的光氧化降解作用破壞了對(duì)硝基苯酚結(jié)構(gòu)中苯環(huán)、硝基和酚羥基三者之間的相互作用，使其發(fā)生開環(huán)，最后被礦化成為無機(jī)物質(zhì)；采用GC-MS檢測(cè)對(duì)硝基苯酚降解過程中的中間產(chǎn)物，推斷羥基自由基氧化對(duì)硝基苯酚反應(yīng)機(jī)理，結(jié)果表明中間產(chǎn)物產(chǎn)生對(duì)苯二酚，說明羥基自由基氧化對(duì)硝基苯酚的主要途徑是先取代其分子結(jié)構(gòu)上的硝基，再進(jìn)一步氧化，最終致使苯環(huán)開環(huán)生