改性焦炭催化氧化-生化法降解吡唑醚菌酯的實驗研究.pdf

1、吡唑醚菌酯對人體和環(huán)境的毒性作用小，因此吡唑醚菌酯作為一種新型光譜類殺菌劑在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中的用量在不斷的增加，為此將不可避免的會對生物和非生物環(huán)境造成污染，因此對吡唑醚菌酯的降解研究意義較為重要。近年來，研究者對農(nóng)藥污染物的降解研究相對較多，主要研究方向為微生物降解和光化學(xué)降解。目前對各種載體進(jìn)行改性制備催化劑，利用催化氧化法降解廢水研究較多，本文采用化學(xué)改性的方法對焦炭進(jìn)行改性，制備改性焦炭，以改性焦炭為催化劑，采用催化氧化法對吡唑醚菌酯

2、進(jìn)行降解實驗，研究改性焦炭的催化氧化性能，為后續(xù)吡唑醚菌酯在環(huán)境中降解提供依據(jù)。同時研究經(jīng)過催化氧化降解后的生化實驗分析，對其最終降解產(chǎn)物毒性進(jìn)行研究。
　　本研究主要內(nèi)容包括：⑴HNO3改性及焦炭負(fù)載金屬改性制備改性焦炭催化劑及其表征研究。改性焦炭的制備條件直接影響了其催化氧化降解吡唑醚菌酯的效果。總體上焦炭負(fù)載鐵錳改性較硝酸改性對催化氧化降解吡唑醚菌酯的效果更明顯。最佳效果是400℃下的1:9 Fe-Mn-Coke的催化氧化達(dá)

3、到了82.5％，證明了改性焦炭的催化氧化降解吡唑醚菌酯的可行性。通過Coke-0和1:9Fe-Mn-Coke的熱重圖及相關(guān)SEM圖可以證明硝酸及負(fù)載金屬改性焦炭的制備較成功。1:9 Fe-Mn-Coke樣品的BET為21.521m2/g，羧基達(dá)到1.60mmol/g，基本與30%N-Coke的羧基含量相同，但其總酸性基團(tuán)數(shù)量僅為1.97mmol/g，焦炭負(fù)載金屬改性后的酸性基團(tuán)總量降低，但其羧基含量仍較高，負(fù)載金屬改性焦炭的表面催化活性

4、較高。⑵改性焦炭催化氧化性能研究。溶液pH對降解效果影響較大，在pH為4.0時降解效果較好，降解率達(dá)到95.99%。當(dāng)50＜H2O2＜150 mg/L時， H2O2濃度與吡唑醚菌酯降解率成正比關(guān)系，降解速率較快，反應(yīng)20 min后基本達(dá)到平衡狀態(tài)；當(dāng)H2O2＞150 mg/L時，H2O2濃度與吡唑醚菌酯降解率成反比關(guān)系。在改性焦炭投加量低于5.00 g/L時，隨著改性焦炭投加量的增加，吡唑醚菌酯的降解率逐漸增加，因此說明在一定范圍內(nèi)，改

5、性焦炭的促進(jìn)了吡唑醚菌酯的降解。⑶響應(yīng)曲面分析確定吡唑醚菌酯最佳降解效果優(yōu)化實驗條件為 pH=4.16、H2O2=152.49 mg/L、1:9 Fe-Mn-Coke=1.89g/L，對應(yīng)得到的吡唑醚菌酯實際實際平均降解率為98.75%。⑷吡唑醚菌酯催化氧化處理后的生化實驗研究。從LC-MS的到的離子流圖和相關(guān)降解產(chǎn)物數(shù)據(jù)，并結(jié)合相關(guān)文獻(xiàn)研究，吡唑醚菌酯的催化氧化降解過程主要為催化氧化體系中產(chǎn)生大量羥基自由基，羥基自由基攻擊吡唑醚菌酯分

6、子結(jié)構(gòu)的甲酯鍵、醚和CN鍵，造成芳環(huán)羥基化、雙鍵位上發(fā)生氧化反應(yīng)。⑸生化毒理性影響驗證實驗結(jié)果表明，在改性焦炭催化氧化降解吡唑醚菌酯反應(yīng)10min時，改性焦炭催化氧化降解吡唑醚菌酯的中間產(chǎn)物對生化系統(tǒng)的影響達(dá)到最大值，生化系統(tǒng)對此時的進(jìn)水 COD去除率僅為20%左右，但最終降解產(chǎn)物對生化毒理性影響較小。⑹改性焦炭催化氧化降解后的吡唑醚菌酯降解產(chǎn)物對鳳眼蓮的株高影響較小，說明鳳眼蓮對吡唑醚菌酯催化氧化降解后的產(chǎn)物毒性適應(yīng)性較高。吡唑醚菌酯