辐射分解处理氯酚类有机污染物的研究

发布时间：2020-11-09 03:57

　　 难降解有机污染物的控制与防治,是近年来水污染防治领域面临的新挑战。本文利用60Co-γ射线重点研究了氯酚类有机物的辐射分解过程、影响因素及其动力学特性。实验探讨了辐照剂量、基质初始浓度、pH值、气体条件、自由基清除剂以及联合处理等因素对氯酚辐射分解的影响,取得了以下主要结论: γ辐照可有效降解氯酚,50 mg/L 4-CP或PCP在6 kGy吸收剂量时去除率分别达91.6%、100%。较低的初始浓度和充足的氧气有助于提高其降解率。对4-CP而言,低pH值有助于其辐射分解。而自由基清除剂的存在对氯酚的辐射分解具有明显的抑制作用,证明?OH对氯酚的辐射分解起重要作用。有机物分子结构(如氯酚中氯的取代位置和个数)对其降解具有明显影响:氯酚初始浓度100 mg/L,辐照剂量率10.84 Gy/min,当吸收剂量8 kGy时,2,4-DCP、2-CP、3-CP、4-CP的去除率分别为100%、68.0%、97.5%和89.7%,相应的脱氯率为78.9%、60.2%、71.1%、64.3%,均满足如下关系:2,4-DCP3-CP4-CP2-CP。 动力学研究表明,氯酚的γ辐射分解遵循准一级反应动力学方程。初始浓度越低其降解速率越快,但降解的绝对量则较少。10.84 Gy/min剂量率下,初始浓度为100 mg/L各氯酚的辐射分解剂量常数d (kGy-1)满足如下关系:2,4-DCP(0.6761)3-CP(0.3908)4-CP(0.2807)2-CP(0.1360)。此外,在五氯酚的辐射分解实验中(284 Gy/min),首次发现其剂量常数d与初始浓度C0成幂函数关系:d=25.4496C0-0.9539。 γ辐照联合O3、H2O2技术,可有效提高氯酚的降解效率,当添加20 mg/L O3或35 mg/L H2O2可将上述辐照100 mg/L 4-CP的剂量常数d分别提高至3.5倍和2.2倍,具有显著的“协同效应”,反应以自由基氧化为主。对低浓度4-CP的联合辐解结果表明,其TOC的降解也满足准一级动力学方程。 γ辐照可显著降低(8 kGy)直至完全去除(15 kGy)75 mg/L五氯酚的生物毒性、提高可生化性,但对TOC的去除却很慢,完全矿化需要很高的剂量,如50 mg/L 4-CP辐照20 kGy时TOC去除率不足20%。因此,将辐照技术作为预处理、后续以生物法进一步降解去除TOC的组合工艺有着较好的发展应用前景。
【学位单位】：清华大学
【学位级别】：博士
【学位年份】：2007
【中图分类】：X703
【部分图文】：

图 1.1 pH 对初级粒子产额的影响[36]氧气 O2存在时，氢自由基和水合电子会被氧气捕获生成过氧激发 H + O2→ HO2 k=2.1×1010M-1s-1eaq-+ O2→ O2－k＝1.9×1010M-1s-1两式的产物处于平衡状态：HO2 O2－+ H+pK＝4.8 证实，HO2 （或 O2－)对 4-CP 的降解贡献不明显[78]。因此，时， H 和 eaq-被 O2捕获，氯酚类污染物将主要受 OH 的攻击的氧气供给，如 25 ℃水中饱和溶解氧的浓度约 8.15 ，在辐照 1 kGy 时，与 O2的反应可去除 eaq-和 H 这两种还原性而在辐照 10 kGy 时，与 O2的反应对这两种活性粒子的去除为溶解的氧气是一定的，而辐照产生的 eaq-和 H 在持续增多自由基清除剂的影响

图3.12 50 mg/L 4-CP吸收剂量6 kGy时的HPLC图（流动相：MeOH/H2O =60/40；进样量20 μL，流速1 mL/min，λ=280 nm）3.1.4 不同气体对4-CP辐射分解的影响实验比较考察了在 10 mg/L 4-CP 溶液中分别充满了饱和的空气、氩气、氮气及氧气条件下 4-CP 的辐射分解。主要测定其辐照过程中 TOC 的变化及 Cl-释放情况，结果如图 3.13、图 3.14 所示。结果表明，当水溶液中含有充足 O2时，4-CP 降解过程中 TOC 的变化最为明显，表明此时 4-CP 的无机化过程较快，这与 Getoff[146]的研究结果一致。当吸收剂量为 6 kGy 时，预先 O2饱和的溶液 TOC 降低了 70%，而饱和空气、N2、Ar 条件的溶液，TOC 的降解率分别为 23%、29%和 40%。在饱和 O2条件下，相同吸收剂量下的 Cl-释放也相对较快（图 3.14）。这主要是因为废水中的有机污染物的降解矿化都主要以氧化反应为主，与通入 N2或 Ar 相比，通入 O2可将还原性活性粒子 H、eaq-转化为氧化性的 HO2 / O2－，见式(1-31)~式(1-33)，虽然[78]

0kGy时的4-CP水样HPLC
【相似文献】

相关期刊论文 前10条

1 王子栋;;稳定性二氧化氯的制备及其在啤酒行业的应用[J];啤酒科技;2010年12期

2 ;[J];;年期

3 ;[J];;年期

4 ;[J];;年期

5 ;[J];;年期

6 ;[J];;年期

7 ;[J];;年期

8 ;[J];;年期

9 ;[J];;年期

10 ;[J];;年期

相关博士学位论文 前10条

1 薛军;辐射分解处理氯酚类有机污染物的研究[D];清华大学;2007年

2 李大鹏;金属酞菁仿生催化氯酚氧化及其在氯酚检测中的应用[D];武汉理工大学;2012年

3 卫建军;纳米级Pd/Fe双金属对水中氯酚的催化脱氯研究[D];浙江大学;2004年

4 李学敏;金刚石薄膜电极的电化学特性及其在污水处理中的应用研究[D];清华大学;2004年

5 赵玲;二氧化锰体系下氯酚的非生物转化研究[D];中国科学院研究生院（广州地球化学研究所）;2006年

6 杜连柱;氯酚污染地下水的强化原位生物修复技术[D];吉林大学;2008年

7 蒲陆梅;低温辉光放电等离子体技术在水体中酚类降解中的应用[D];西北师范大学;2005年

8 丛燕青;氯酚的电化学降解行为及治理研究[D];浙江大学;2005年

9 黄爱群;氯酚/硝基苯厌氧降解体系中微生物种群结构研究[D];同济大学;2008年

10 周涛;氯酚类物质在零价铁强化还原/氧化体系中的降解研究[D];华中科技大学;2008年

相关硕士学位论文 前10条

1 王宁;生物阴极MFCs降解不同氯酚及诱导效应[D];大连理工大学;2012年

2 耿亮;优势复合菌群降解氯酚类化合物的特性研究[D];河海大学;2006年

3 陈国宁;TiO_2光催化处理CEH漂白废水研究[D];广西大学;2005年

4 王达;离子液体深度处理模拟油田污水中酚类物质的研究[D];大庆石油学院;2008年

5 顾荷炎;微生物燃料电池的产电性能及对氯酚废水协同脱氯的研究[D];浙江大学;2007年

6 赵柳青;土壤中几种含氯有机污染物的亚临界水萃取研究[D];华中科技大学;2006年

7 张俊丽;敏化光转化—化学发光法测定氯酚的研究[D];江南大学;2008年

8 李芬芳;超声波/零价铁协同降解氯酚类有机物的机理及其构性关系研究[D];湘潭大学;2006年

9 孙哲;优势复合菌群降解氯酚类化合物的特性研究[D];河海大学;2007年

10 沈先涛;人工抗体型光催化剂的合成及其应用研究[D];华中科技大学;2006年

本文编号：2875847