铁基类Fenton反应体系降解土壤中多氯联苯研究

发布时间：2020-07-29 13:54

【摘要】：多氯联苯是全球公认的持久性、强致癌性污染物,治理多氯联苯污染场地已成为改善生态环境的迫切需求。本研究利用蒙脱土负载纳米零价铁与过氧化氢组成类Fenton反应体系来降解土壤中的多氯联苯(PCB67)。首先采用浸渍法将纳米零价铁负载于蒙脱土基质中,负载后材料平均含铁量为25.3mg·g-1,通过一系列表征手段观察到纳米零价铁微粒较为匀称的分散在粘土基质层中,,粒径大多在40～90nm之间,材料的稳定性和铁离子浸出实验显示,在反应过程中约有少量的铁会从载铁材料中浸出,重复使用3次的材料对多氯联苯的降解率有所下降,但去除率仍在63%以上。其次,对载铁材料、过氧化氢、初始pH、水土比、投加方式对类Fenton体系降解多氯联苯的影响进行逐一探讨,确定在载铁材料投加量为29.88 g.kg-1,过氧化氢(30%水溶液)投加量为45.35 g·kg-1,初始pH为3.5,水土比为2.5:1,投加方式选择将材料与土壤混匀后加入全部的过氧化氢,平均去除率可达76%以上;随后进行降解条件的优化,得出载铁材料添加量为31.21g.kg-1,过氧化氢(30%水溶液)添加量为45.99g.kg-1,初始pH为3.04,水土比为2.32时,对多氯联苯的去除率达到最佳值79.44%,并通过验证实验证实了系统预测的可靠性。最后,对反应体系降解多氯联苯(PCB67)的机理进行了研究,确定了降解动力学方程为:(?)降解过程遵循准一级动力学模型。主要的降解机制为活性氧基团的氧化作用和零价铁的脱氯作用,反应体系对PCB67的降解产物主要为酮类和脂类化合物。
【学位授予单位】：北京化工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：X53
【图文】：

图１－２技术路线逡逑Ｆｉｇ．邋１－２邋Ｔｅｃｈｎｉｃａｌ邋ｒｏｕｔｅ逡逑１．５研究目的与意义逡逑多氯联苯是国际社会公认的高毒性，强致癌性，持久性难降解有机污染物，是境保护中需要优先控制的污染物之一。多氯联苯的污染问题以遍及世界各地，在我国逡逑南沿海及电子垃圾拆解地、废旧电力电容器封存点等区域受多氯联苯污染尤其严逡逑，污染形势不容忽视。逡逑Ｆｅｎｔｏｎ反应是一种新兴的高级氧化技术，对于降解有机污染物有着良好的效果，逡逑存在反应条件苛刻，ｐＨ要求较高，有可能造成二次污染等问题。为了改进Ｆｅｎｔｏｎ逡逑艺，本课题考虑采用粘土－ｎＺＶＩ类Ｆｅｎｔｏｎ工艺对土壤中多氯联苯（ＰＣＢ６７）进行降逡逑１０逡逑

按照３．０ｍｍ0ｌ（Ｆｅ２＋）／ｇ（蒙脱土）的浸泡比。３ｄ后将浸泡在硫酸亚铁溶液中的蒙脱土搅弃去上清液。将下层固体转移至三口烧瓶中烧瓶１／２处，利用高速搅拌器进行搅拌，并保１的ＫＢＨ４匀速逐滴加入到反应器中（反应装ｍｉｎ。待反应结束，将泥浆离心分离，滤去上ｌ／１）溶液，与下层固体搅拌均匀，继续离心，生成的零价铁在不稳定T接触空气生锈。将磨至１００目以下，得到蒙脱土－纳米零价铁材ＶＩ材料主要的化学反应过程如下所示：逡逑４Ｆｅ３＋＋ＢＨ４＿＋３Ｈ２０—４Ｆｅ２＋＋Ｈ２Ｂ０３＿＋４Ｈ＋＋２Ｈ２邋ｔ２Ｆｅ２＋＋ＢＨ４一＋３Ｈ２０—２Ｆｅ0邋ｉ邋＋Ｈ２Ｂ0３＿＋４Ｈ＋＋２Ｈ２Ｆｅ３＋＋３ＢＨ４＿＋９Ｈ２０—４ＦｅＭ邋＋３Ｈ２Ｂ０３—＋１２Ｈ＋＋６

图３－２邋ａ－蒙脱土邋ＸＲＤ图像；ｂ－蒙脱土负载纳米零价铁ＸＲＤ逡逑Ｆｉｇ．３－２邋ａ－ＭｏｎｔｍｏｒｉｌＩｏｎｉｔｅ邋ＸＲＤ邋ｉｍａｇｅ；邋ｂ－Ｍ－ｎＺＶＩ邋ＸＲＤ邋ｉｍａｇｅ逡逑图３－２中自上而下分别代表Ｍｏｎｔｍｏｒｉｌｌｏｎｉｔｅ邋（ａ）、Ｍ－ｎＺＶＩ邋（ｂ）去除主要杂质和逡逑千扰峰后的ＸＲＤ衍射谱线。ＸＲＤ作用角度２０为５°到９０°，纵坐标为衍射强度，单位逡逑为邋ａ．ｕ。逡逑从图３－２ａ衍射谱线主要为蒙脱土的典型特征峰，在蒙脱土负载纳米零价铁材料衍逡逑射谱线曲线ｂ中，衍射角度２０为４４．７０°处出现了衍射峰，这与ＦｅＱ在１１０晶面衍射逡逑角度相对应，从而证明了邋ＦｅＱ的存在（ｃｘ－ＦｅＧ，标准ＰＤＦ卡片编号：ＪＣＰＤＳＮ０．０６－０６９６），逡逑谱线ｂ中ＦｅＧ的衍射角度相比零价铁单质衍射峰的角度（２０＝４４．９°）向角度变小的方逡逑向略微移动，说明了零价铁的晶格结构在一定程度上受到了蒙脱土晶体结构的影响。逡逑３．３．２ＳＥＭ逡逑ＳＥＭ可以从微观的角度观察材料表面结构情况，以及材料孔隙和断面的结构，便逡逑于从微观的角度探讨材料的结构性能对反应体系的影响和作用。制样时将粉末样品均逡逑匀分散在样品台上，喷碳后增加样品的导电性，随后将样品置于交换室中，抽真空到逡逑一定程度后进行测试。逡逑由图３－３观察到Ｍ－ｎＺＶＩ有不规则的层状堆叠结构

【参考文献】

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本文编号：2774052