基于Fe/Co基催化剂的PS高级氧化体系降解水中典型有机污染物的研究
发布时间：2021-01-05 18:38
随着人口爆炸、水资源短缺以及环境污染等问题的不断恶化,水环境污染已成为当代社会亟需解决的一个重大问题。基于硫酸根自由基（SO4·-）的高级氧化技术是一种能够快速、高效净化各种有机污染源的化学修复技术,近年来由于其突出的氧化能力、广阔的适用范围、较高的矿化度以及良好的环境友好性能等优点而受到广大专家学者的关注。由于过硫酸盐（PS,包括过二硫酸盐PDS和过一硫酸盐PMS）在常温下比较稳定,无法分解产生SO4·-对有机物进行氧化降解,因此需要外加能量或催化剂辅助进行活化。采用过渡金属离子活化是最简单、方便的有效方法,而Fe2+和Co2+分别是PDS和PMS的最佳活化金属离子。但是研究发现均相Fe2+活化PDS体系中存在淬灭反应多、铁泥产生量大等问题,而Co2+活化PMS体系也因Co2+离子自身的毒性对反应水体造成二次污染。因此采用高效稳定的非均相催化剂替代均相催化剂已成为学者们关注的热点。本文以水体中两种典型的难降解有机污染物邻苯二甲酸二丁酯（DBP）和偶氮染料酸性橙7（AO7）作为目标污染物,采用不同粒径零价铁（ZVI）、改性ZVI生成的核壳结构Fe0@Fe3O4复合物以及钴金属有机骨架材...
【文章来源】：华南理工大学广东省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：197 页
【学位级别】：博士
【文章目录】：
摘要
Abstract
第一章 绪论
1.1 引言
1.2 水中典型有机污染物的危害及治理
1.2.1 水中有机污染物的危害
1.2.2 多环芳烃类染料污染物
1.2.3 环境激素类有机污染物
1.2.4 酸性橙7和邻苯二甲酸二丁酯的物理化学性质
1.2.5 水中典型有机污染物的治理方法
1.3 传统高级氧化技术及其在水污染治理中的应用
1.3.1 高级氧化技术的概述
1.3.2 经典Fenton氧化法
1.3.3 光Fenton氧化法
1.3.4 电Fenton氧化法
1.3.5 微波协同Fenton氧化法
1.3.6 超声协同Fenton氧化法
1.3.7 基于过氧化氢的高级氧化技术存在的问题
1.4 基于过硫酸盐的新型高级氧化技术
1.4.1 过硫酸盐氧化法的特点
1.4.2 过硫酸盐氧化法对有机物的降解机理
1.4.3 热活化
1.4.4 光活化
1.4.5 过渡金属离子活化
1.4.6 提高均相过硫酸盐氧化体系的方法
1.4.7 非均相催化剂
1.5 研究目的和主要内容
1.5.1 研究目的及意义
1.5.2 本文的主要研究内容
第二章 不同粒径ZVI活化PDS氧化AO7的研究
2.1 实验与方法
2.1.1 实验试剂与仪器
2.1.2 实验过程
2.1.3 分析方法
2.2 结果与分析
2+体系的对比"> 2.2.1 PDS/ZVI和PDS/Fe2+体系的对比
2.2.2 酸洗ZVI对AO7脱色的影响
2.2.3 ZVI粒径对AO7氧化的影响及降解动力学
2.2.4 体系中铁离子和PDS浓度的变化
2.2.5 ZVI浓度的影响
2.2.6 PDS浓度的影响
2.2.7 初始pH的影响
2.2.8 扫描电镜及拉曼光谱表征
2.2.9 AO7降解产物的分析
2.3 本章小结
2对ZVI/PDS体系降解AO7的影响">第三章 常见阴离子、有机物及溶解性SiO2对ZVI/PDS体系降解AO7的影响
3.1 实验和方法
3.1.1 实验试剂与仪器
3.1.2 实验过程
3.1.3 分析方法
3.2 结果与讨论
3.2.1 常见酸性无机阴离子的影响
3.2.2 常见碱性无机阴离子的影响
3.2.3 常见天然有机物的影响
2的影响"> 3.2.4 溶解性SiO2的影响
3.2.5 模拟地下水的影响
3.3 本章小结
第四章 ZVI表面腐蚀产物在不同pH中的形成规律及其对催化活性的影响研究
4.1 实验与方法
4.1.1 实验试剂与仪器
4.1.2 实验过程
4.1.3 分析方法
4.2 结果与分析
4.2.1 初始pH对DBP降解的影响
4.2.2 SEM-EDS分析
4.2.3 拉曼光谱分析
4.2.4 XPS的分析
4.2.5 腐蚀层对DBP降解的影响
4.3 本章小结
第五章 Micro-ZVI活化PDS氧化DBP的机理研究
5.1 实验与方法
5.1.1 实验试剂与仪器
5.1.2 实验过程
5.1.3 分析方法
5.2 结果与讨论
5.2.1 化学探针法鉴定自由基
5.2.2 电子自旋共振波谱（ESR）鉴定分析自由基
5.2.3 DBP氧化降解产物及其转变
5.2.4 DBP氧化降解机理及历程
5.3 本章小结
0@Fe3O4的制备及在中性条件下活化PDS降解DBP的研究">第六章 核-壳Fe0@Fe3O4的制备及在中性条件下活化PDS降解DBP的研究
6.1 材料与方法
6.1.1 实验试剂与仪器
6.1.2 实验过程
0@Fe3O4复合材料的制备"> 6.1.2.1 Fe0@Fe3O4复合材料的制备
6.1.3 分析方法
6.2 结果与讨论
0@Fe3O4的表征"> 6.2.1 Fe0@Fe3O4的表征
0@Fe3O4对PDS的非均相催化活性"> 6.2.2 Fe0@Fe3O4对PDS的非均相催化活性
0@Fe3O4催化活性的影响"> 6.2.3 制备条件对Fe0@Fe3O4催化活性的影响
6.2.4 PDS浓度对DBP降解的影响
0@Fe3O4用量对DBP降解的影响"> 6.2.5 Fe0@Fe3O4用量对DBP降解的影响
6.2.6 初始pH对DBP降解的影响
0@Fe3O4的催化循环性能"> 6.2.7 Fe0@Fe3O4的催化循环性能
0@Fe3O4对PDS的催化机理"> 6.2.8 Fe0@Fe3O4对PDS的催化机理
6.3 本章小结
第七章 钴金属有机骨架材料活化PMS降解DBP的性能和机理研究
7.1 实验与方法
7.1.1 实验试剂与仪器
7.1.2 实验过程
7.1.3 分析方法
7.2 结果与讨论
7.2.1 Co-BTC的表征
7.2.2 Co-BTC的形貌
7.2.3 Co-BTC对PMS的催化活性
7.2.4 PMS浓度和Co-BTC（A）用量对DBP降解的影响
7.2.5 初始pH对DBP降解的影响
7.2.6 Co-BTC（A）的循环使用性能和稳定性
7.2.7 Co-BTC（A）对PMS的活化机理
7.3 本章小结
结论与展望
结论
研究的创新点
研究和展望
参考文献
攻读博士学位期间取得的研究成果
致谢
附件
【参考文献】：
期刊论文
[1]Simple Preparation of Crystal Co3（BTC）2·12H2O and Its Catalytic Activity in CO Oxidation Reaction[J]. 谭海燕,LIU Cheng,YAN Yunfan,吴金平. Journal of Wuhan University of Technology（Materials Science Edition）. 2015(01)
[2]零价铁还原和过硫酸盐氧化联合降解水中硝基苯[J]. 杨世迎,杨鑫,梁婷,马楠,王平. 环境化学. 2012(05)
[3]pH及络合剂对亚铁活化S2O82-氧化去除活性艳蓝的影响研究[J]. 张成,万金泉,马邕文,王艳,黄明智,兰明. 环境科学. 2012(03)
[4]pH值对纳米零价铁吸附降解2,4-二氯苯酚的影响[J]. 冯丽,葛小鹏,王东升,汤鸿霄. 环境科学. 2012(01)
[5]Involvements of chloride ion in decolorization of Acid Orange 7 by activated peroxydisulfate or peroxymonosulfate oxidation[J]. Ping Wang 1,2,Shiying Yang 1,2,3,,Liang Shan 1,2,Rui Niu 1,2,Xueting Shao 1,2 1.Key Laboratory of Marine Environment and Ecology,Ministry of Education,Qingdao 266100,China 2.College of Environmental Science and Engineering,Ocean University of China,Qingdao 266100,China 3.Department of Civil and Structural Engineering,The Hong Kong Polytechnic University,Kowloon,Hong Kong,China. Journal of Environmental Sciences. 2011(11)
[6]微波强化Fenton氧化法对老龄垃圾渗滤液的处理试验[J]. 李国生,颜杰,唐楷,王秀丽,张浩. 净水技术. 2011(03)
[7]废水高级氧化技术现状与研究进展[J]. 李花,沈耀良. 水处理技术. 2011(06)
[8]过硫酸盐高级氧化技术的活化方法研究进展[J]. 杨世迎,杨鑫,王萍,单良,张文义. 现代化工. 2009(04)
[9]电-Fenton法降解青霉素的动力学研究[J]. 黄昱,李小明,杨麒,曾光明,张振. 环境化学. 2007(05)
[10]S2O82-派生氧化法催化降解水中的甲基橙[J]. 张乃东,张曼霞,彭永臻. 催化学报. 2006(05)
博士论文
[1]含铁化合物活化过硫酸盐及其在有机污染物修复中的应用[D]. 晏井春.华中科技大学 2012
[2]基于硫酸自由基的高级氧化技术降解水中典型有机污染物研究[D]. 陈晓旸.大连理工大学 2007
硕士论文
[1]基于二羧酸的多孔金属有机框架化合物的合成与表征[D]. 赵莉.华南理工大学 2013
本文编号：2959104
【文章来源】：华南理工大学广东省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：197 页
【学位级别】：博士
【文章目录】：
摘要
Abstract
第一章 绪论
1.1 引言
1.2 水中典型有机污染物的危害及治理
1.2.1 水中有机污染物的危害
1.2.2 多环芳烃类染料污染物
1.2.3 环境激素类有机污染物
1.2.4 酸性橙7和邻苯二甲酸二丁酯的物理化学性质
1.2.5 水中典型有机污染物的治理方法
1.3 传统高级氧化技术及其在水污染治理中的应用
1.3.1 高级氧化技术的概述
1.3.2 经典Fenton氧化法
1.3.3 光Fenton氧化法
1.3.4 电Fenton氧化法
1.3.5 微波协同Fenton氧化法
1.3.6 超声协同Fenton氧化法
1.3.7 基于过氧化氢的高级氧化技术存在的问题
1.4 基于过硫酸盐的新型高级氧化技术
1.4.1 过硫酸盐氧化法的特点
1.4.2 过硫酸盐氧化法对有机物的降解机理
1.4.3 热活化
1.4.4 光活化
1.4.5 过渡金属离子活化
1.4.6 提高均相过硫酸盐氧化体系的方法
1.4.7 非均相催化剂
1.5 研究目的和主要内容
1.5.1 研究目的及意义
1.5.2 本文的主要研究内容
第二章 不同粒径ZVI活化PDS氧化AO7的研究
2.1 实验与方法
2.1.1 实验试剂与仪器
2.1.2 实验过程
2.1.3 分析方法
2.2 结果与分析
2+体系的对比"> 2.2.1 PDS/ZVI和PDS/Fe2+体系的对比
2.2.2 酸洗ZVI对AO7脱色的影响
2.2.3 ZVI粒径对AO7氧化的影响及降解动力学
2.2.4 体系中铁离子和PDS浓度的变化
2.2.5 ZVI浓度的影响
2.2.6 PDS浓度的影响
2.2.7 初始pH的影响
2.2.8 扫描电镜及拉曼光谱表征
2.2.9 AO7降解产物的分析
2.3 本章小结
2对ZVI/PDS体系降解AO7的影响">第三章 常见阴离子、有机物及溶解性SiO2对ZVI/PDS体系降解AO7的影响
3.1 实验和方法
3.1.1 实验试剂与仪器
3.1.2 实验过程
3.1.3 分析方法
3.2 结果与讨论
3.2.1 常见酸性无机阴离子的影响
3.2.2 常见碱性无机阴离子的影响
3.2.3 常见天然有机物的影响
2的影响"> 3.2.4 溶解性SiO2的影响
3.2.5 模拟地下水的影响
3.3 本章小结
第四章 ZVI表面腐蚀产物在不同pH中的形成规律及其对催化活性的影响研究
4.1 实验与方法
4.1.1 实验试剂与仪器
4.1.2 实验过程
4.1.3 分析方法
4.2 结果与分析
4.2.1 初始pH对DBP降解的影响
4.2.2 SEM-EDS分析
4.2.3 拉曼光谱分析
4.2.4 XPS的分析
4.2.5 腐蚀层对DBP降解的影响
4.3 本章小结
第五章 Micro-ZVI活化PDS氧化DBP的机理研究
5.1 实验与方法
5.1.1 实验试剂与仪器
5.1.2 实验过程
5.1.3 分析方法
5.2 结果与讨论
5.2.1 化学探针法鉴定自由基
5.2.2 电子自旋共振波谱（ESR）鉴定分析自由基
5.2.3 DBP氧化降解产物及其转变
5.2.4 DBP氧化降解机理及历程
5.3 本章小结
0@Fe3O4的制备及在中性条件下活化PDS降解DBP的研究">第六章 核-壳Fe0@Fe3O4的制备及在中性条件下活化PDS降解DBP的研究
6.1 材料与方法
6.1.1 实验试剂与仪器
6.1.2 实验过程
0@Fe3O4复合材料的制备"> 6.1.2.1 Fe0@Fe3O4复合材料的制备
6.1.3 分析方法
6.2 结果与讨论
0@Fe3O4的表征"> 6.2.1 Fe0@Fe3O4的表征
0@Fe3O4对PDS的非均相催化活性"> 6.2.2 Fe0@Fe3O4对PDS的非均相催化活性
0@Fe3O4催化活性的影响"> 6.2.3 制备条件对Fe0@Fe3O4催化活性的影响
6.2.4 PDS浓度对DBP降解的影响
0@Fe3O4用量对DBP降解的影响"> 6.2.5 Fe0@Fe3O4用量对DBP降解的影响
6.2.6 初始pH对DBP降解的影响
0@Fe3O4的催化循环性能"> 6.2.7 Fe0@Fe3O4的催化循环性能
0@Fe3O4对PDS的催化机理"> 6.2.8 Fe0@Fe3O4对PDS的催化机理
6.3 本章小结
第七章 钴金属有机骨架材料活化PMS降解DBP的性能和机理研究
7.1 实验与方法
7.1.1 实验试剂与仪器
7.1.2 实验过程
7.1.3 分析方法
7.2 结果与讨论
7.2.1 Co-BTC的表征
7.2.2 Co-BTC的形貌
7.2.3 Co-BTC对PMS的催化活性
7.2.4 PMS浓度和Co-BTC（A）用量对DBP降解的影响
7.2.5 初始pH对DBP降解的影响
7.2.6 Co-BTC（A）的循环使用性能和稳定性
7.2.7 Co-BTC（A）对PMS的活化机理
7.3 本章小结
结论与展望
结论
研究的创新点
研究和展望
参考文献
攻读博士学位期间取得的研究成果
致谢
附件
【参考文献】：
期刊论文
[1]Simple Preparation of Crystal Co3（BTC）2·12H2O and Its Catalytic Activity in CO Oxidation Reaction[J]. 谭海燕,LIU Cheng,YAN Yunfan,吴金平. Journal of Wuhan University of Technology（Materials Science Edition）. 2015(01)
[2]零价铁还原和过硫酸盐氧化联合降解水中硝基苯[J]. 杨世迎,杨鑫,梁婷,马楠,王平. 环境化学. 2012(05)
[3]pH及络合剂对亚铁活化S2O82-氧化去除活性艳蓝的影响研究[J]. 张成,万金泉,马邕文,王艳,黄明智,兰明. 环境科学. 2012(03)
[4]pH值对纳米零价铁吸附降解2,4-二氯苯酚的影响[J]. 冯丽,葛小鹏,王东升,汤鸿霄. 环境科学. 2012(01)
[5]Involvements of chloride ion in decolorization of Acid Orange 7 by activated peroxydisulfate or peroxymonosulfate oxidation[J]. Ping Wang 1,2,Shiying Yang 1,2,3,,Liang Shan 1,2,Rui Niu 1,2,Xueting Shao 1,2 1.Key Laboratory of Marine Environment and Ecology,Ministry of Education,Qingdao 266100,China 2.College of Environmental Science and Engineering,Ocean University of China,Qingdao 266100,China 3.Department of Civil and Structural Engineering,The Hong Kong Polytechnic University,Kowloon,Hong Kong,China. Journal of Environmental Sciences. 2011(11)
[6]微波强化Fenton氧化法对老龄垃圾渗滤液的处理试验[J]. 李国生,颜杰,唐楷,王秀丽,张浩. 净水技术. 2011(03)
[7]废水高级氧化技术现状与研究进展[J]. 李花,沈耀良. 水处理技术. 2011(06)
[8]过硫酸盐高级氧化技术的活化方法研究进展[J]. 杨世迎,杨鑫,王萍,单良,张文义. 现代化工. 2009(04)
[9]电-Fenton法降解青霉素的动力学研究[J]. 黄昱,李小明,杨麒,曾光明,张振. 环境化学. 2007(05)
[10]S2O82-派生氧化法催化降解水中的甲基橙[J]. 张乃东,张曼霞,彭永臻. 催化学报. 2006(05)
博士论文
[1]含铁化合物活化过硫酸盐及其在有机污染物修复中的应用[D]. 晏井春.华中科技大学 2012
[2]基于硫酸自由基的高级氧化技术降解水中典型有机污染物研究[D]. 陈晓旸.大连理工大学 2007
硕士论文
[1]基于二羧酸的多孔金属有机框架化合物的合成与表征[D]. 赵莉.华南理工大学 2013
本文编号：2959104
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