氯酚的电化学降解行为及治理研究

发布时间：2020-07-07 16:37

【摘要】：氯酚类芳香化合物毒性大、难生物降解,具有“三致”效应和遗传毒性,在环境中长期残留、降解周期长,被美国环境保护局列为优先控制污染物。本文从获取氯酚系列化合物的分子结构信息以期指导其治理过程着手,考察电化学作用下的降解行为,开发出电催化激活分子氧工艺、光助电催化氧化工艺和活性炭载钯电化学处理工艺,以分布最广的水和土壤典型环境进行净化修复研究,为其治理提供基础数据和理论依据。计算了全系列氯酚化合物的分子结构参数和能量,基于C-Cl、C-O和O-H的键长、键角及分子内的氢键与氯取代基的位置,排序了氯酚类化合物稳定性和pKa值,化合物结构的稳定性与降解的关系和pKa对迁移率贡献应用于实验的设计。借助UV-VIS光谱、Raman光谱、HPLC色谱等现代分析技术,考察了氯酚的电化学降解行为,证实了在电化学降解过程中4-氯酚的C-Cl键发生断裂和破环反应。电化学氧化降解中C-Cl键断裂是羟基攻击苯环发生亲电加成反应的结果,继而提出还原脱氯和氧化降解结合的工艺。开发了电催化激活氧气降解氯酚工艺。常温常压下不活泼的氧气分子在电催化作用下被激活,产生HO~·、HO_2~·等强氧化性活性物质。对氯酚和毒性大的中间产物苯醌等去除效果显著,氧气激活增强因子为110%。电流密度、曝氧或空气量、pH值、温度等因素对电催化激活分子氧有不同程度的影响。电催化激活分子氧的工艺具有广泛适用性,对酸性或碱性的氯酚废水,不需稀释或中和调节而直接处理,50mgL~(-1)的降解率240min时达到95%以上。实验还发现废水的浓度在很大的范围均有高的降解速率,增加了40倍的氯酚初始浓度高达2000mgL~(-1)时其仍有80%,同时其中间产物如苯醌亦降解迅速。基于此的初步工程设计可用于工业废水治理。发展了光助强化电催化氧化工艺处理氯酚,将紫外光引入电催化反应器,光电结合协同作用明显,增强因子达到108%。当操作条件相同时,在120分钟的处理时间内,氯酚的去除效率:光助电催化激活氧气光助电催化电催化激活氧气电催化。光助电催化工艺适合处理浓度小于1000mgL~(-1)的氯酚废水,对pH值在3-9间的氯酚废水都能取得较好的处理效果。光电结合能促进羟基自由基的氧化作用,紫外光的引入促进了对电催化副产物氧气的利用。氯酚降解的主要产物与电催化激活氧气过程相似,降解动力学符合表观一级反应过程。制备了载钯活性炭催化剂用于氯酚废水处理,其吸附等温曲线遵循Freundlich等温式。实验结果表明载钯促进氯酚的去除,氢气对载钯催化剂的脱氯效果起着非常关键的作用。载钯活性炭电化学处理工艺对氯酚的去除作用主要包括三方面:(1)活性炭的吸附;(2)活性炭微电极表面钯还原脱氯;(3)电极表面上的降解矿化。该工艺采用还原作用脱除氯酚污染物中的氯取代基,使氯离子从苯酚母体上解离,苯酚进一步降解直至
【学位授予单位】：浙江大学
【学位级别】：博士
【学位授予年份】：2005
【分类号】：X703
【图文】：

电动力

负离子向阳极迁移。电动力学第三种机理是土壤中带色胶体粒子的迁移运动，简称电泳。图2一11显示了离子在电场作用下的渗透和迁移过程。这样，利用电场的迁移作用，将有机或无机污染物从土壤中迁移出去从而修复受污染的土壤。Fig.2一11Elecrtoosmosisnadeleetormlgratlonofions(adpatedrfomAearetal.，1994，1996:AearnadAlshwabakeh，1996)在电动力学技术运行中，电极表面发生电解。阳极电解产生氢气和氢氧根离子，阴极电解产生氢离子和氧气。阳极反应:ZHZo一4e一分02个+4H+Eo=一1.229V(2一15)

【引证文献】