不同形态铁活化过硫酸盐降解水体中有机磷阻燃剂磷酸三苯酯的效能与机制研究

发布时间：2020-03-21 03:37

【摘要】：磷酸三苯酯(TPhP)是有机磷阻燃剂的一种,常作为防火添加剂或者增塑剂使用。TPhP使用量巨大,在不同环境介质中的也不断被检出,其环境风险也逐渐引起了人们的重视。研究发现,TPhP具有神经毒性、致癌性和发育毒性等生物毒性。然而,TPhP在污水处理过程中并不能被有效地去除。因此有必要寻求有效、快速经济的方法技术处理水环境中的TPhP。高级氧化处理工艺(AOPs)中生成的具有强氧化性的羟基自由基(HO·)和硫酸根自由基(SO_4·~-),可以降解多种有机污染物。与基于HO·的高级氧化技术相比,基于SO_4·~-的高级氧化技术更具有优势,这表现在:高选择性、较宽的pH适用范围,以及SO_4·~-具有更长的半衰期,这些都更有利于污染物的降解。因此,本文采用基于SO_4·~-的高级氧化工艺,通过不同形态铁活化过硫酸盐获得SO_4·~-降解水环境中的TPhP,分别研究了亚铁离子(Fe~(2+))活化过硫酸钾(PS)和铁酸钴(CoFe_2O_4)活化单过氧硫酸氢钾(PMS)降解TPhP的效能和机制。本论文主要的研究内容和结论如下:(1)在Fe~(2+)活化PS降解TPhP的实验中,主要研究了催化剂浓度、氧化剂浓度和溶液初始pH、水环境中几种常见阴离子和腐殖酸(HA)对TPhP降解的影响。结果表明,随着催化剂和氧化剂用量的增加,TPhP的去除率增加;pH值(4.0-9.0)对TPhP的降解影响很小;HA促进TPhP降解。阴离子Cl~-和NO_3~-未明显抑制TPhP降解,而HCO_3~-对TPhP降解的影响与浓度有关。此外,研究了TPhP在天然水基质中的去除,以更好地了解AOPs在天然水中降解TPhP的可行性。结果表明,TPhP在天然水基质中的有效去除及高度矿化需要较高氧化剂量或较长的反应时间。自由基淬灭实验和电子顺磁共振(EPR)光谱分析表明,SO_4·~-在Fe~(2+)/PS过程中对TPhP的降解起主要作用。此外,通过液相色谱二级质谱联用技术(LC-MS/MS)对TPhP的转化产物进行鉴定,据此提出了TPhP可能的产物转化路径。(2)在CoFe_2O_4活化PMS降解TPhP的实验中,系统地研究了CoFe_2O_4和PMS浓度、初始pH、HA和阴离子(Cl~-、NO_3~-和HCO_3~-)对TPhP降解的影响。结果表明,随着CoFe_2O_4的增加,TPhP的降解受到抑制。PMS浓度增加,TPhP的去除率提高。在研究的pH范围,TPhP降解效率最佳pH值为7.0。天然有机质HA(2 20 mg L~(-1))能够一定程度抑制TPhP的去除。环境中普遍存在的Cl~-、NO_3~-和HCO_3~-均抑制TPhP降解。自由基鉴定实验表明TPhP降解过程中,SO_4·~-是主要的自由基。此外,通过LC-MS对TPhP降解转化产物进行鉴定,提出了TPhP可能的产物转化路径。
【图文】：

图 3-1（a）CoFe2O4NPs 的扫描电镜Fig. 3-1. (a) SEM of CoFe2O4NPs; (b) FTtio3.3.2 三种氧化剂对 TPhP 降解的比本文比较了 CoFe2O4NPs，PMS 和 C以了解 CoFe2O4NPs 在 TPhP 降解中的作较 CoFe2O4NPs 活化三种常用氧化剂 H2O（b）所示。如图 3-2（a）所示，，仅 CoFe2O4NPs 难上无 TPhP 吸附。由于 PMS 室温下缓慢分
【学位授予单位】：广东工业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2019
【分类号】：X703

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本文编号：2592685