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降解。目前對各種載體進行改性制備催化劑，利用催化氧化法降解廢水研究較多，本文采用化學改性的方法對焦炭進行改性，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)物毒性進行研究。
　　本研究主要內容包括：⑴HNO3改性及焦炭負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

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SEM圖可以證明硝酸及負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，羧基達到1.60mmol/g，基本與30%N-Coke的羧基含量相同，但其總酸性基團數(shù)量僅為1.97mmol/g，焦炭負載金屬改性后的酸性基團總量降低，但其羧基含量仍較高，負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，降解率達到95.99%。當50＜H2O2＜150 mg/L時， H2O2濃度與吡唑醚菌酯降解率成正比關系，降解速率較快，反應20 min后基本達到平衡狀態(tài)；當H2O2＞150 mg/L時，H2O2濃度與吡唑醚菌酯降解率成反比關系。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，改

5、性焦炭的促進了吡唑醚菌酯的降解。⑶響應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降解產(chǎn)物數(shù)據(jù)，并結合相關文獻研究，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、子結構的甲酯鍵、醚和CN鍵，造成芳環(huán)羥基化、雙鍵位上發(fā)生氧化反應。⑸生化毒理性影響驗證實驗結果表明，在改性焦炭催化氧化降解吡唑醚菌酯反應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)的影響達到最大值，生化系統(tǒng)對此時的進水 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)物毒性適應性較高。吡唑醚菌酯