紫外/过硫酸盐高级氧化降解典型有机微污染物效能及作用机制
发布时间：2021-04-29 23:34
饮用水中的有机微污染物化学结构稳定,难以被常规饮用水处理工艺有效去除,严重影响水环境质量和饮用水安全。基于硫酸根自由基（SO4-·）的高级氧化技术对大部分污染物有很好的去除效果,紫外催化过硫酸盐（UV/PDS）可以有效的产生SO4-·,在饮用水处理领域有良好的应用前景,但是目前对于其氧化污染物的内在机制研究还不充分。本研究围绕水体背景成分对UV/PDS氧化工艺降解莠去津（ATZ）、三氯生（TCS）和2,4,6-三氯苯甲醚（TCA）这三种典型污染物效能影响展开一系列研究,利用动力学模型研究该氧化体系中各活性成分对污染物降解贡献,对比考察UV/PDS和传统紫外催化过氧化氢工艺（UV/H2O2）去除污染物效能及其降解污染物路径的异同,最后研究ATZ的主要氧化产物产率受水体背景成分影响规律,探究高级氧化体系中二级自由基如有机自由基、碳酸根自由基（CO3-·）和活性氯自由基的性质。UV/PDS高级氧化体系可以有效降解ATZ、TCA和TCS,其降解这三种污染物效能随PDS投加量增加而增强,而增加污染物和天然有机物（NOM）浓度会降低UV/PDS降解这几种污染物的效能。碳酸根/重碳酸根（CO32-/...
【文章来源】：哈尔滨工业大学黑龙江省 211工程院校 985工程院校
【文章页数】：147 页
【学位级别】：博士
【文章目录】：
摘要
ABSTRACT
第1章 绪论
1.1 课题研究背景
1.2 有机微污染物种类、性质和危害
1.3 有机微污染物处理工艺现状
1.3.1 生物处理技术
1.3.2 膜处理技术
1.3.3 吸附技术
1.3.4 氧化技术
1.3.5 基于HO·高级氧化技术
1.4 催化过硫酸盐技术
1.4.1 热活化过硫酸盐技术
1.4.2 碱活化过硫酸盐技术
1.4.3 微波活化过硫酸盐技术
1.4.4 过渡金属活化过硫酸盐技术
1.4.5 紫外活化过硫酸盐技术
1.5 紫外催化过硫酸盐应用前景及待研究问题
1.5.1 应用前景
1.5.2 待研究问题
1.6 研究目的和意义
1.7 技术路线
第2章 实验材料与方法
2.1 目标物选择
2.2 试剂和装置
2.2.1 实验试剂及溶液配置
2.2.2 实验装置
2.3 实验与检测方法
2.3.1 H_2O_2和PDS浓度的测定
2.3.2 有机微污染物浓度测定
2.3.3 氯离子测定
2.3.4 辐射光强测定
2.3.5 LC-MS/MS对产物检测方法
2.3.6 LC-ESI-TripleTOF-MS对产物检测方法
2.3.7 碳酸根、重碳酸根浓度的测定
2.3.8 磷酸根浓度的测定
第3章 UV/PDS降解有机微污染物效能研究
3.1 引言
3.2 SO_4~-·和HO·与目标污染物反应速率常数
3.3 工艺参数对目标污染物降解效率的影响
3.3.1 氧化剂投加量的影响
3.3.2 目标物初始浓度的影响
3.3.3 溶液pH的影响
3.3.4 反应温度的影响
3.4 水体背景成分对目标污染物降解效率的影响
3.4.1 NOM的影响
3.4.2 CO_3~(2-)/HCO_3~-的影响
3.4.3 Cl~-的影响
3.5 本章小结
第4章 UV/PDS降解有机微污染物动力学模拟
4.1 引言
4.2 动力学模型的建立
4.2.1 化学反应方程
4.2.2 自由基稳态浓度计算模型
4.2.3 模型利用
4.3 模拟结果
4.3.1 模型研究氧化剂投加量影响
4.3.2 模型研究目标物浓度影响
4.3.3 模型研究NOM浓度影响
4.3.4 模型研究pH影响
4.3.5 模型研究CO_3~(2-)/HCO_3~-浓度影响
4.3.6 模型研究Cl~-浓度影响
4.4 本章小结
第5章 UV/PDS与UV/H_2O_2降解有机微污染物效能及产物对比研究
5.1 引言
5.2 有机物去除效率的对比
5.2.1 氧化剂投加量影响
5.2.2 目标物初始浓度影响
5.2.3 NOM浓度影响
5.2.4 pH影响
5.2.5 CO_3~(2-)/HCO_3~-浓度影响
5.2.6 Cl~-浓度影响
5.3 ATZ氧化产物及氧化路径分析
5.3.1 ATZ降解色谱图
5.3.2 ATZ氧化产物分析
5.3.3 推测ATZ氧化路径
5.4 TCA氧化产物及氧化路径分析
5.4.1 TCA降解色谱图
5.4.2 TCA氧化产物分析
5.4.3 推测TCA氧化路径
5.5 TCS氧化产物及氧化路径分析
5.5.1 TCS降解色谱图
5.5.2 TCS氧化产物分析
5.5.3 推测TCS氧化路径
5.6 本章小结
第6章 二级自由基对莠去津初级产物生成影响研究
6.1 引言
6.2 SO_4~-·和HO·氧化ATZ生成DEA和DIA产率研究
6.3 二级自由基对DEA和DIA生成影响研究
6.3.1 碳酸根自由基影响
6.3.2 有机自由基影响
6.3.3 氯自由基影响
6.4 溶液pH对DEA和DIA生成影响研究
6.5 实际水体中DEA和DIA生成产率研究
6.6 本章小结
结论
参考文献
攻读学位期间发表的学术论文及其他成果
致谢
个人简历
【参考文献】：
期刊论文
[1]紫外/过硫酸盐工艺降解水中氯贝酸的研究[J]. 郭佑罗,关小红,高乃云,鲁仙,陆宇奇. 中国环境科学. 2016(07)
[2]全面认识莠去津[J]. 曲耀训. 今日农药. 2015(10)
[3]三氯生在环境与人体中的暴露情况研究进展[J]. 黄珍茹,王彩凤,田英. 环境与职业医学. 2015(08)
[4]芬顿-混凝法去除印染废水中的苯胺类化合物[J]. 陈新才,潘辉环,吴勇民,余华东,吕杰,李昱. 环境科学与技术. 2015(05)
[5]氯代苯甲醚类致嗅物的生成机理及影响因素[J]. 张可佳,毛敏敏,张土乔,张燕. 同济大学学报(自然科学版). 2015(01)
[6]太子河流域莠去津的空间分布及风险评价[J]. 郑磊,张依章,张远,朱鲁生,王志强. 环境科学. 2014(04)
[7]紫外激活过硫酸盐降解水中卡马西平研究[J]. 高乃云,胡栩豪,邓靖,陈义春. 华中科技大学学报(自然科学版). 2013(12)
[8]Comparison of UV/PDS and UV/H2O2 processes for the degradation of atenolol in water[J]. Xiaowei Liu,Lei Fang,Yongchao Zhou,Tuqiao Zhang,Yu Shao. Journal of Environmental Sciences. 2013(08)
[9]微波活化过硫酸盐降解活性艳红K-2BP的效果研究[J]. 赵大传,于萍,李力. 吉林农业大学学报. 2013(02)
[10]环境水体微污染有机物及其去除技术研究进展[J]. 王梦乔,周庆,李爱民. 环境污染与防治. 2012(06)
博士论文
[1]无机阴离子对·OH和SO4·-降解水中典型有机污染物的影响机制[D]. 杨一.哈尔滨工业大学 2015
[2]基于H2O2的高级氧化技术降解不同水基质中痕量农药的研究[D]. 谢刚.兰州大学 2015
硕士论文
[1]ClO2预氧化处理大庆某水厂微污染含藻水研究[D]. 满朝军.哈尔滨工业大学 2014
[2]饮用水中氯代苯甲醚嗅味物质的生成机理研究[D]. 毛敏敏.浙江大学 2014
[3]微波辅助过二硫酸盐对渗滤液中腐殖酸的降解研究[D]. 张文义.中国海洋大学 2011
[4]纳滤膜去除水中内分泌干扰物双酚A的研究[D]. 胡锦英.沈阳师范大学 2011
[5]氯取代基对有机自由基催化体系性能影响的研究[D]. 张娜.郑州大学 2011
[6]典型PPCPs降解菌的筛选及其在曝气生物滤池中的应用[D]. 杨兴.东华大学 2011
本文编号：3168394
【文章来源】：哈尔滨工业大学黑龙江省 211工程院校 985工程院校
【文章页数】：147 页
【学位级别】：博士
【文章目录】：
摘要
ABSTRACT
第1章 绪论
1.1 课题研究背景
1.2 有机微污染物种类、性质和危害
1.3 有机微污染物处理工艺现状
1.3.1 生物处理技术
1.3.2 膜处理技术
1.3.3 吸附技术
1.3.4 氧化技术
1.3.5 基于HO·高级氧化技术
1.4 催化过硫酸盐技术
1.4.1 热活化过硫酸盐技术
1.4.2 碱活化过硫酸盐技术
1.4.3 微波活化过硫酸盐技术
1.4.4 过渡金属活化过硫酸盐技术
1.4.5 紫外活化过硫酸盐技术
1.5 紫外催化过硫酸盐应用前景及待研究问题
1.5.1 应用前景
1.5.2 待研究问题
1.6 研究目的和意义
1.7 技术路线
第2章 实验材料与方法
2.1 目标物选择
2.2 试剂和装置
2.2.1 实验试剂及溶液配置
2.2.2 实验装置
2.3 实验与检测方法
2.3.1 H_2O_2和PDS浓度的测定
2.3.2 有机微污染物浓度测定
2.3.3 氯离子测定
2.3.4 辐射光强测定
2.3.5 LC-MS/MS对产物检测方法
2.3.6 LC-ESI-TripleTOF-MS对产物检测方法
2.3.7 碳酸根、重碳酸根浓度的测定
2.3.8 磷酸根浓度的测定
第3章 UV/PDS降解有机微污染物效能研究
3.1 引言
3.2 SO_4~-·和HO·与目标污染物反应速率常数
3.3 工艺参数对目标污染物降解效率的影响
3.3.1 氧化剂投加量的影响
3.3.2 目标物初始浓度的影响
3.3.3 溶液pH的影响
3.3.4 反应温度的影响
3.4 水体背景成分对目标污染物降解效率的影响
3.4.1 NOM的影响
3.4.2 CO_3~(2-)/HCO_3~-的影响
3.4.3 Cl~-的影响
3.5 本章小结
第4章 UV/PDS降解有机微污染物动力学模拟
4.1 引言
4.2 动力学模型的建立
4.2.1 化学反应方程
4.2.2 自由基稳态浓度计算模型
4.2.3 模型利用
4.3 模拟结果
4.3.1 模型研究氧化剂投加量影响
4.3.2 模型研究目标物浓度影响
4.3.3 模型研究NOM浓度影响
4.3.4 模型研究pH影响
4.3.5 模型研究CO_3~(2-)/HCO_3~-浓度影响
4.3.6 模型研究Cl~-浓度影响
4.4 本章小结
第5章 UV/PDS与UV/H_2O_2降解有机微污染物效能及产物对比研究
5.1 引言
5.2 有机物去除效率的对比
5.2.1 氧化剂投加量影响
5.2.2 目标物初始浓度影响
5.2.3 NOM浓度影响
5.2.4 pH影响
5.2.5 CO_3~(2-)/HCO_3~-浓度影响
5.2.6 Cl~-浓度影响
5.3 ATZ氧化产物及氧化路径分析
5.3.1 ATZ降解色谱图
5.3.2 ATZ氧化产物分析
5.3.3 推测ATZ氧化路径
5.4 TCA氧化产物及氧化路径分析
5.4.1 TCA降解色谱图
5.4.2 TCA氧化产物分析
5.4.3 推测TCA氧化路径
5.5 TCS氧化产物及氧化路径分析
5.5.1 TCS降解色谱图
5.5.2 TCS氧化产物分析
5.5.3 推测TCS氧化路径
5.6 本章小结
第6章 二级自由基对莠去津初级产物生成影响研究
6.1 引言
6.2 SO_4~-·和HO·氧化ATZ生成DEA和DIA产率研究
6.3 二级自由基对DEA和DIA生成影响研究
6.3.1 碳酸根自由基影响
6.3.2 有机自由基影响
6.3.3 氯自由基影响
6.4 溶液pH对DEA和DIA生成影响研究
6.5 实际水体中DEA和DIA生成产率研究
6.6 本章小结
结论
参考文献
攻读学位期间发表的学术论文及其他成果
致谢
个人简历
【参考文献】：
期刊论文
[1]紫外/过硫酸盐工艺降解水中氯贝酸的研究[J]. 郭佑罗,关小红,高乃云,鲁仙,陆宇奇. 中国环境科学. 2016(07)
[2]全面认识莠去津[J]. 曲耀训. 今日农药. 2015(10)
[3]三氯生在环境与人体中的暴露情况研究进展[J]. 黄珍茹,王彩凤,田英. 环境与职业医学. 2015(08)
[4]芬顿-混凝法去除印染废水中的苯胺类化合物[J]. 陈新才,潘辉环,吴勇民,余华东,吕杰,李昱. 环境科学与技术. 2015(05)
[5]氯代苯甲醚类致嗅物的生成机理及影响因素[J]. 张可佳,毛敏敏,张土乔,张燕. 同济大学学报(自然科学版). 2015(01)
[6]太子河流域莠去津的空间分布及风险评价[J]. 郑磊,张依章,张远,朱鲁生,王志强. 环境科学. 2014(04)
[7]紫外激活过硫酸盐降解水中卡马西平研究[J]. 高乃云,胡栩豪,邓靖,陈义春. 华中科技大学学报(自然科学版). 2013(12)
[8]Comparison of UV/PDS and UV/H2O2 processes for the degradation of atenolol in water[J]. Xiaowei Liu,Lei Fang,Yongchao Zhou,Tuqiao Zhang,Yu Shao. Journal of Environmental Sciences. 2013(08)
[9]微波活化过硫酸盐降解活性艳红K-2BP的效果研究[J]. 赵大传,于萍,李力. 吉林农业大学学报. 2013(02)
[10]环境水体微污染有机物及其去除技术研究进展[J]. 王梦乔,周庆,李爱民. 环境污染与防治. 2012(06)
博士论文
[1]无机阴离子对·OH和SO4·-降解水中典型有机污染物的影响机制[D]. 杨一.哈尔滨工业大学 2015
[2]基于H2O2的高级氧化技术降解不同水基质中痕量农药的研究[D]. 谢刚.兰州大学 2015
硕士论文
[1]ClO2预氧化处理大庆某水厂微污染含藻水研究[D]. 满朝军.哈尔滨工业大学 2014
[2]饮用水中氯代苯甲醚嗅味物质的生成机理研究[D]. 毛敏敏.浙江大学 2014
[3]微波辅助过二硫酸盐对渗滤液中腐殖酸的降解研究[D]. 张文义.中国海洋大学 2011
[4]纳滤膜去除水中内分泌干扰物双酚A的研究[D]. 胡锦英.沈阳师范大学 2011
[5]氯取代基对有机自由基催化体系性能影响的研究[D]. 张娜.郑州大学 2011
[6]典型PPCPs降解菌的筛选及其在曝气生物滤池中的应用[D]. 杨兴.东华大学 2011
本文编号：3168394
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