Fenton試劑氧化降解瓦斯實(shí)驗(yàn)研究.pdf

1、瓦斯是威脅煤礦安全生產(chǎn)和礦工生命的最大災(zāi)害源，其主要成分是甲烷。作為一種溫室氣體，甲烷引起的溫室效應(yīng)是同等質(zhì)量二氧化碳的20-30倍。甲烷是正四面體非極性分子，僅由非活性的C-H鍵組成，常態(tài)下不易降解。本文采用Fenton試劑氧化降解礦井瓦斯，在自制鼓泡反應(yīng)器內(nèi)進(jìn)行了Fenton試劑氧化降解煤礦瓦斯氣體的初步實(shí)驗(yàn)，并建立反應(yīng)動(dòng)力學(xué)方程探索Fenton試劑氧化降解礦井瓦斯反應(yīng)機(jī)理，為礦井瓦斯的綠色治理技術(shù)提供了重要的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)。主要研究內(nèi)容

2、如下：
　　（1）以 Fenton試劑產(chǎn)生的羥基自由基為氧化劑，研究了反應(yīng)時(shí)間、H2O2濃度、Fe2+濃度、初始pH值、反應(yīng)溫度T等因素對Fenton試劑氧化降解煤礦瓦斯降解效率的影響，通過正交試驗(yàn)確定了各因素的影響程度。
　?。?）建立亞甲藍(lán)分光光度法測定Fenton試劑氧化降解瓦斯反應(yīng)體系中·OH含量，所產(chǎn)生的羥基自由基與亞甲藍(lán)作用后使其吸光度降低，利用吸光度值的變化間接測定·OH表觀生成率，系統(tǒng)研究 H2O2濃度、Fe

3、2+濃度、初始 pH值、反應(yīng)溫度等因素對·OH表觀生成率的影響，以及甲烷降解率與·OH表觀生成率的相互關(guān)系。
　?。?）通過對Fenton試劑氧化降解甲烷的降解率與時(shí)間變化關(guān)系進(jìn)行非線性擬合，結(jié)果表明其反應(yīng)動(dòng)力學(xué)規(guī)律符合Boltzmann方程，參數(shù)dx隨著Fe2+濃度、H2O2濃度的增大而減小、甲烷降解速率不斷增大，曲線將呈現(xiàn)陡增型，而且方程中的參數(shù)dx即為影響Fenton試劑氧化降解甲烷效果的濃度經(jīng)驗(yàn)校正系數(shù)k0，從而得到不同反

4、應(yīng)條件下甲烷降解率的定量計(jì)算公式。
　　（4）根據(jù)Fenton試劑氧化反應(yīng)的自由基鏈反應(yīng)特性，運(yùn)用冪函數(shù)動(dòng)力學(xué)模型考察了 c(H2O2)0、c(Fe2+)0、反應(yīng)溫度等對甲烷氧化降解效率的影響。采用一級反應(yīng)動(dòng)力學(xué)方程擬合 Fenton試劑降解瓦斯的氧化反應(yīng)動(dòng)力學(xué)方程，得到羥基自由基·OH氧化甲烷的表觀活化能為7.065×103 J/mol，對H2O2與Fe2+的反應(yīng)級數(shù)分別為0.5334和0.4630。甲烷降解率的實(shí)驗(yàn)值與模型預(yù)測