金属铁与电解法还原难降解有机物反应机理和影响因素的研究

发布时间：2020-04-28 05:54

【摘要】：难降解有机物由于其生物毒性和难生物降解性，进入环境中会产生严重的污染。已有研究表明还原处理可有效去除难降解有机物，提高其可生化性。本论文采用零价铁还原、催化铁还原和电解还原法对以2，4-二硝基甲苯(DNT)为代表的难降解有机物进行了还原降解研究。重点研究了各种还原降解方法的影响因素、处理效果、反应机理和历程，以探索有效的非生物降解处理技术。零价铁作为较活泼的金属，可以对2，4-二硝基甲苯产生还原降解作用。零价铁粉还原降解的影响因素包括零价铁粉的表面性质、溶解氧、溶液的pH值、有机物初始浓度和化学结构等。研究表明，，零价铁表面酸洗活化后对还原处理效率影响显著；溶液中的溶解氧竞争金属铁腐蚀所提供的电子并抑制有机物的还原降解；溶液的pH值较低时可促进还原降解反应的进行；有机物浓度过高会对活性点产生竞争效应；硝基芳香族化合物的结构特征导致其还原降解的反应速度硝基苯＞间二硝基苯＞2，4-二硝基甲苯。溶液中的共存离子对零价铁的还原降解性能影响明显。溶液中加入电解质硫酸钠后电导率增大，强化了有机物还原降解反应过程中的电子传递。Cl~-通过点蚀方式增加零价铁表面的反应活性点。CO_3~(2-)、SiO_3~(2-)和PO_4~(3-)与Fe~(2+)反应并形成难溶于水的沉淀膜，抑制了零价铁粉的腐蚀。NH_4~+与Fe~(2+)形成络合物[Fe(NH_3)_6]~(2+)，并使零价铁粉表面保持活性。较低浓度的NO_3~-和NO_2~-能促进DNT的还原降解，浓度过高则抑制还原反应的进行。Cu~(2+)、Ag~+和Ni~(2+)与零价铁反应形成了Cu／Fe、Ag／Fe和Ni／Fe双金属，对DNT的还原降解反应起到催化作用。在酸性溶液中零价铁主要通过零价铁本身和新生态氢还原降解有机污染物，近中性条件时主要是零价铁的还原，碱性条件时几乎不发生还原降解反应。Fe~(2+)和H_2对DNT的还原降解贡献很少。DNT在零价铁的还原作用下先生成4A2NT和2A4NT，4A2NT和2A4NT继续被还原并最终生成DAT。零价铁粉在连续与DNT的反应过程中会出现钝化现象，将溶液的pH值调节至酸性(pH=2.0)或加入Cl~-(2mmol／L)可以使零价铁重新活化。杂质元素或高电极电位金属元素与基体金属铁形成腐蚀电池后加强了还原能力，催化了金属铁的还原降解反应。催化铁还原降解的影响因素包括：溶液的电导率、pH值、催化剂的投加量、摇床转速和反应温度等。研究表明，溶液
【图文】：

铁刨,花形,除油,材料实验

除油洗净后铁刨花形状

零价铁

零价铁粉FeZ的电镜扫描图
【学位授予单位】：同济大学
【学位级别】：博士
【学位授予年份】：2006
【分类号】：X132

【引证文献】