過硫酸鹽高級氧化技術(shù)活化方法研究.pdf

1、傳統(tǒng)的高級氧化技術(shù)是基于羥基自由基(·OH)的氧化技術(shù),基于硫酸根自由基(SO4-·)的過硫酸鹽高級氧化技術(shù)是近年來剛剛興起的新型高級氧化技術(shù),具有良好的發(fā)展前景。
　　 活化方法的研究是目前過硫酸鹽高級氧化技術(shù)研究的熱點問題。現(xiàn)有的過硫酸鹽活化方法主要包括熱、紫外光、過渡金屬三種。本文以水中典型的難降解有機(jī)物金橙Ⅱ為模型污染物,首先分析了H2O2、過-硫酸鹽(PMS)和過二硫酸鹽(PS)在熱、紫外光、陰離子活化條件下的差異,以

2、此為基礎(chǔ)研究了最佳組合(熱/PS、紫外光/PS)及新型活化方法CO32-PMS、微波/PS對金橙Ⅱ的降解動力學(xué)、影響因素和反應(yīng)機(jī)理。具體研究內(nèi)容如下:
　　 (1)H2O2是研究和應(yīng)用最多的過氧化物,PMS和PS屬于H2O2的衍生物。三者在結(jié)構(gòu)上相似但也存在不同。結(jié)構(gòu)的差異使三者在不同活化條件下對有機(jī)物的降解速率和機(jī)理不同。本實驗首先分析了PMS、PS與H2O2在熱、紫外光、陰離子活化方法下對有機(jī)物降解效率差異,為接下來的研究奠

3、定了基礎(chǔ)。研究結(jié)果發(fā)現(xiàn)在熱活化條件下三種過氧化物對金橙Ⅱ的降解速率為PS＞PMS＞H2O2,紫外光活化條件下降解速率為PS＞H202＞PMS,PMS可以被陰離子(CO32-、HCO3-、HPO42-、Cl-)活化,而PS和H2O2不能被活化。
　　 (2)由(1)中的研究可知,在熱活化條件下PS降解效果最好。而我國每年都會排放大量的高溫廢水(例如印染廢水等),高溫廢水由于其較高的溫度給廢水處理處理帶來極大的困難。因此,本實驗研究

4、了利用高溫印染廢水的余熱活化PS降解染料的可能性。結(jié)果表明:溫度高于50℃可活化PS降解金橙Ⅱ;pH值為中性時降解效果最好;通過紫外可見光譜UV-vis和總有機(jī)碳TOC分析得知,金橙Ⅱ不僅被脫色,苯環(huán)和萘環(huán)也可以被降解,TOC也能被有效去除;在體系中S04-·和·OH都起到降解作用,但是SO4-·占主導(dǎo)地位。
　　 (3)由(1)中的研究可知在紫外光活化條件下PS降解金橙Ⅱ的效果最好,本實驗以金橙Ⅱ為模型污染物對紫外光活化PS降

5、解金橙Ⅱ進(jìn)行了研究。實驗結(jié)果表明:紫外光波長為254nm時可活化PS產(chǎn)生SO4-·降解金橙Ⅱ;降解速率隨PS濃度的增加而加快;中性pH時降解效果最好;紫外光活化PS不僅可以將金橙Ⅱ脫色也可以有效地降解苯環(huán)和萘環(huán),TOC也能被有效去除;SO4-·在降解過程中起主要作用。
　　 (4)由(1)的研究結(jié)果知道,陰離子可以活化PMS產(chǎn)生活性物種降解有機(jī)物,尤其以CO32-的效果最好。CO32-是水中常見的陰離子,在天然水體和廢水中廣泛存

6、在。本實驗研究了CO32-活化PMS對金橙Ⅱ的降解情況。實驗結(jié)果表明:CO32-是一種高效活化PMS的方法,即使在極低的濃度下(0.001 mol/L)仍然能活化PMS降解金橙Ⅱ。另外,金橙Ⅱ在可見區(qū)和紫外區(qū)的官能團(tuán)均都被破壞,TOC也能被有效的去除。甲醇(MA)和NaN3作為俘獲劑研究初步探討了CO32-活化PMS的機(jī)理。結(jié)果發(fā)現(xiàn)與其他活法方法不同,CO32-活化PMS并沒有產(chǎn)生SO4-·,而是可能產(chǎn)生了1O2。
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7、微波加熱是分子水平的加熱,具有均勻快速的特點,具有降低反應(yīng)活化能、縮短反應(yīng)時間、增強(qiáng)選擇性、加快反應(yīng)速率等優(yōu)點?；钚蕴渴莾?yōu)良的微波吸收材料,能吸收微波的能量并轉(zhuǎn)化為熱能。本實驗研究了微波活化PS對金橙Ⅱ的降解情況。實驗結(jié)果表明:微波活化PS最大的優(yōu)點是快速、對高濃度廢水降解效果好。例如:20～1000 mg/L的金橙Ⅱ在5～7 min內(nèi)都能實現(xiàn)100％的脫色?；钚蕴考訌?qiáng)了微波活化PS體系的氧化能力和對有機(jī)物的降解能力。
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8、6)氯離子(Cl-)是污水及海水中常見的無機(jī)離子,是一種優(yōu)良的羥基自由基俘獲劑,不利于高級氧化技術(shù)技術(shù)對有機(jī)物降解。本實驗研究了Cl-對四種典型過硫酸鹽活化方法的影響,并對其影響機(jī)理進(jìn)行了初步探討。結(jié)果表明:在UV/PS和熱/PS氧化體系中,由于Cl-與SO4-·反應(yīng)生成Cl2-·,從而對金橙Ⅱ的降解產(chǎn)生了不利影響;在UV/PMS體系中,隨著由于Cl-濃度的增加,有HClO生成,對反應(yīng)有促進(jìn)作用;在CO2+/PMS體系中,Cl-限制了C