石墨烯—二氧化钛纳米管对淋洗液五氯酚光催化降解研究

发布时间：2020-06-21 20:02

【摘要】：氯代芳香族有机物是一类被广泛使用的人造化学物质,其中五氯酚、多氯联苯等剧毒有机物都是目前备受关注的持久性有机污染物,大量存在于表层土壤,其污染土壤修复是环境治理中的一个重要课题。其中淋洗液体系中目标污染物降解机理分析,和高性能光催化剂降解研究对淋洗结合光催化土壤修复技术具有支撑作用。本文以土壤淋洗技术为基础,以石墨烯-二氧化钛纳米管(G-TNT)和G-TNT复合板作为光催化剂,通过对淋洗剂的归纳以及光催化效果影响因素的分析,使淋洗液体系氯代芳香族有机物降解效率得到显著提高,同时探讨了光催化反应机制和污染物降解路径,实现了太阳光下土壤淋洗液目标污染物的高效去除。针对土壤淋洗技术与光催化反应技术结合过程目标污染物光降解速率下降的问题,对多种有机溶剂和表面活性剂分子化学键键能进行研究,发现酮类溶剂或TX-100等分子化学键能较高的稳定型淋洗液体系适合光催化处理,而对分子化学键能较低的醇类溶剂或生物表面活性剂淋洗液光催化处理会造成目标污染物降解速率的下降。pH值、温度和光照强度与光降解反应效率正相关,氯代芳香族有机物在光降解时脱氯和裂环速率高于矿化速率。另外对于不适合使用光催化剂进行处理的淋洗液体系提出了二氧化钛配合过氧化氢的应急光催化处理方案,其反应机理为光催化分解过氧化氢产生大量羟基自由基从而对目标污染物进行降解。以氧化石墨烯和粉末二氧化钛为前驱物,使用水热法合成了均匀分布G-TNT光催化剂,纳米管外径10 nm,内径3 nm左右,比表面积达到128.8 m2 g 1,有效入射波长由387 nm红移至430 nm。石墨烯与二氧化钛纳米管结合,石墨烯碳元素进入二氧化钛晶格使其带隙降低,光生电子可以快速转移至石墨烯表面与空穴分离,同时石墨烯与氯代芳香族有机物产生π π键专性吸附。使用G-TNT对淋洗液体系五氯酚、多氯联苯和八氯萘等典型氯代芳香族有机污染物进行光催化降解,利用紫外光或太阳光作为光源时,光催化剂催化活性分别为单纯二氧化钛的2.0倍和2.6倍,同时淋洗液降解速率只有目标污染物的1/15,可回用淋洗剂达75%。本文利用类溶胶凝胶涂布法成功制备了可重复使用的G-TNT复合板,并使用于实际淋洗液光催化处理。以太阳光为光源,G-TNT复合板将淋洗液体系氯代芳香族有机物光催化降解速率提高了5倍以上,连续使用时复合板光催化活性无明显降低,为纳米级光催化剂的实用提供了新的方法。
【学位授予单位】：清华大学
【学位级别】：博士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：X53

【参考文献】

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3 Mao Ye;Mingming Sun;Fredrick Orori Kengara;Jingting Wang;Ni Ni;Li Wang;Yang Song;Xinglun Yang;Huixin Li;Feng Hu;Xin Jiang;;Evaluation of soil washing process with carboxymethyl-β-cyclodextrin and carboxymethyl chitosan for recovery of PAHs/heavy metals/fluorine from metallurgic plant site[J];Journal of Environmental Sciences;2014年08期

4 曹孝文;邹宽;徐丹;沈伟健;练鸿振;葛欣;沈崇钰;;食品中有机氯农药和多氯联苯气相色谱-质谱分析的离子化方式[J];岩矿测试;2013年01期

5 M. O. SIMONNOT;;Soil Contamination due to E-Waste Disposal and Recycling Activities: A Review with Special Focus on China[J];Pedosphere;2012年04期

6 叶茂;杨兴伦;魏海江;卞永荣;王芳;谷成刚;蒋新;;持久性有机污染场地土壤淋洗法修复研究进展[J];土壤学报;2012年04期

7 刘有势;马满英;邓燕;;生物与化学表面活性剂协同洗脱土壤中PCBs的研究[J];环境工程学报;2012年02期

8 熊雪丽;占新华;周立祥;;不同洗脱剂对有机氯农药污染场地土壤修复效果比较[J];环境工程学报;2012年01期

9 范文娟;常会;;半导体光催化剂载体的研究进展[J];广州化工;2011年23期

10 ;Characteristics of air pollution by polychlorinated dibenzo-p-dioxins and dibenzofurans in the typical industrial areas of Tangshan City,China[J];Journal of Environmental Sciences;2011年02期

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本文编号：2724565