超聲波-零價(jià)鐵體系降解五氯酚的作用機(jī)理及動(dòng)力學(xué)研究.pdf

1、本論文在課題組前期研究基礎(chǔ)上，以五氯酚為目標(biāo)污染物，對(duì)超聲波/零價(jià)鐵(US/Fe0)體系降解五氯酚動(dòng)力學(xué)與作用機(jī)理開展了進(jìn)一步研究，采用氣相色譜-質(zhì)譜聯(lián)用儀分析鑒定反應(yīng)中間產(chǎn)物，據(jù)此探討五氯酚降解途徑，取得如下研究成果，為深入研究其它氯酚的降解動(dòng)力學(xué)和降解機(jī)理奠定基礎(chǔ)。
　　 (1) 在US/Fe0體系中，五氯酚的降解符合擬一級(jí)反應(yīng)動(dòng)力學(xué)；US/Fe0體系對(duì)五氯酚的擬一級(jí)速率常數(shù)分別是單獨(dú)US、單獨(dú)Fe0體系的4倍和15倍，并大

2、于兩者之和。當(dāng)五氯酚的初始濃度為0.5-20mg?L-1，溶液初始pH值2-8，鐵粉投加量為0.5-6mg?L-1時(shí)，降解速率常數(shù)隨著初始濃度和pH值的增加而減小、鐵粉投加量的增加而增大；
　　 (2) US/Fe0體系對(duì)五氯酚的作用機(jī)理主要有羥基自由基的氧化作用和零價(jià)鐵的還原作用，其中羥基自由基的氧化作用占主導(dǎo)；
　　 (3) US/Fe0體系中OH?的產(chǎn)生主要通過四種途徑，其一：聲空化導(dǎo)致水分子熱解；其二：Fento

3、n反應(yīng)；其三：超聲波與類Fenton反應(yīng)的復(fù)合效應(yīng)；其四：鐵粉顆粒效應(yīng)。并當(dāng)pH值為2和3，鐵粉投加量為2.0g?L-1時(shí)，OH?生成量相對(duì)較高；
　　 (4) 在US/Fe0體系中，超聲空化對(duì)零價(jià)鐵具有沖刷、碎裂、清洗、氣蝕和熔合等多種效應(yīng)，活化和增強(qiáng)鐵粉的表面性能；同時(shí)鐵粉可以促進(jìn)羥基自由基的生成，強(qiáng)化超聲波作用；
　　 (5) 在US/Fe0體系中降解五氯酚，檢測到Fe2+和Fe3+，且前者濃度明顯大于后者，F(xiàn)e2

4、+主要起催化分解超聲空化過程中生成的H2O2以增加OH?生成量的作用；紅外光譜分析證明了體系中存在鐵聚合物：δ.FeOOH、γ.FeOOH、α.Fe2O3以及和以羥橋連接的聚合物(Fe-OH-Fe)；
　　 (6) 通過氣相色譜-質(zhì)譜聯(lián)用分析檢測到中間產(chǎn)物：2,3,4,6-四氯苯酚、四氯對(duì)苯二酚、八氯二苯并-p-二噁英；并結(jié)合相關(guān)研究，提出超聲波/零價(jià)鐵體系中五氯酚降解主要有羥基自由基的氧化脫氯，五氯酚氧自由基的自身耦合，以及零