铁锰催化H 2 O 2 、KHSO 5 、KMnO 4 氧化降解酚类化合物的效能与机理研究
发布时间：2022-07-16 19:41
酚类化合物作为水环境中普遍存在的有机污染物一直是水处理领域的研究热点。过氧化氢（H2O2）、过一硫酸钾（KHSO5,简称PMS）和高锰酸钾（KMnO4）是水处理过程中最易获得的环境友好氧化剂,但它们自身的氧化能力较弱。因此,开发与这些氧化剂相关的催化技术一直以来也是国内外关注的焦点。本文研究了过渡金属铁锰催化H2O2、PMS和KMnO4氧化降解酚类化合物的效能,探讨其催化反应机理,评价各催化氧化技术实际应用的可行性。传统高级氧化技术Fenton反应（Fe（II,III）/H2O2）在氧化降解酚类化合物过程中存在明显的自催化现象。实验发现反应过程中产生的醌类化合物作为电子转移体可以加速Fe（III）向Fe（II）的转化,促进Fenton反应对有机物的降解。在酚类化合物降解过程中溶液颜色由无色变为褐色而后又逐渐变为浅黄色,褐色产生的主要原因是氢醌（对苯醌和对苯二酚的聚合体）的生成所引起的。活性炭...
【文章页数】：173 页
【学位级别】：博士
【文章目录】：
摘要
Abstract
第1章 绪论
1.1 酚类化合物的特点及其危害
1.1.1 常见酚类化合物
1.1.2 天然有机物
1.1.3 酚类EDCs/PPCPs
1.2 Fenton 高级氧化处理技术
1.2.1 Fenton 反应机理
1.2.2 Fenton 试剂氧化降解酚类化合物的研究现状
1.2.3 Fenton 反应应用的局限性
1.3 PMS 催化氧化处理技术
1.4 KMn0_4 氧化除污染技术
1.5 研究的目的、意义和主要内容
1.5.1 研究的目的和意义
1.5.2 研究的主要内容
第2章 实验材料与方法
2.1 目标有机物的选择
2.2 主要试剂与仪器
2.2.1 主要试剂及其配制
2.2.2 主要仪器
2.3 实验方法
2.3.1 类-Fenton 反应氧化降解酚类化合物
2.3.2 AC 强化类-Fenton 反应氧化降解酚类化合物
2.3.3 Fenton 反应中活性物种·OH 或Fe(IV)的鉴别
2.3.4 Fe~0/0_2 体系除污染
2.3.5 Fe(II,III)L/H_20_2 氧化降解酚类化合物
2.3.6 Mn(II,III)L/PMS 氧化降解酚类化合物
2.3.7 Mn0_2 催化PMS 氧化降解酚类化合物
2.3.8 Mn0_2 催化KMn0_4 氧化降解酚类化合
2.3.9 Mn(III)L 氧化降解酚类化合物
2.3.10 Mn(II,III)L 催化KMn0_4 氧化降解酚类化合物
2.4 分析方法
2.4.1 有机物浓度测定
2.4.2 H_20_2 浓度测定
2.4.3 铁浓度测定
2.4.4 类-Fenton 反应降解酚类化合物溶液颜色测定
2.4.5 KMn0_4 和K_2Fe0_4 浓度测定
2.4.6 As(V)浓度测定
2.4.7 0_3 浓度测定
2.4.8 PMS 浓度测定
2.4.9 Mn(III)浓度测定
2.4.10 活性物种·OH 和Fe(IV)浓度测定
第3章 电子转移体强化类-Fenton 反应氧化降解酚类化合物
3.1 引言
3.2 类-Fenton 反应氧化降解酚类化合物过程中自催化现象分析
3.2.1 自催化现象的发现
3.2.2 反应过程中Fe(II)/Fe(III)的转化规律
3.2.3 溶液颜色的变化
3.2.4 中间产物苯醌作为电子转移体的强化作用
3.2.5 类-Fenton 反应氧化降解酚类化合物自催化的普遍性
3.2.6 醌类化合物对类-Fenton 氧化降解不同类型有机物的强化作用
3.3 类-Fenton 反应氧化降解酚类化合物影响因素分析
3.3.1 Fe(III)浓度的影响
3.3.2 H_20_2 浓度的影响
3.3.3 Fe(II)/Fe(III)比例的影响
3.3.4 苯酚初始浓度的影响
3.4 AC 强化类-Fenton 反应氧化降解酚类化合物
3.4.1 AC 与Fe(III)/Fe(II)的氧化还原反应
3.4.2 AC 对类-Fenton 反应氧化降解酚类化合物的强化作用
3.4.3 AC 对类-Fenton 反应氧化降解不同类型有机物的强化作用
3.5 本章小结
第4章 Fe~0/O_2腐蚀过程中原位产生的 Fenton 试剂氧 化降解酚类化合物
4.1 引言
4.2 Fenton 反应中活性物种·OH 和Fe(IV)鉴别方法的建立
4.2.1 利用RMSO 方法鉴别酸性条件下活性物种·OH 和Fe(IV)
4.2.2 利用RMSO 方法鉴别中性条件下活性物种·OH 和Fe(IV)
4.3 Fe~0/0_2 体系的氧化机理及其除污染效能
4.3.1 Fe~0/0_2 体系氧化能力的定性定量分析
4.3.2 Fe~0/0_2 体系氧化As(III)及其表面反应的重要性
4.3.3 实际水体中Fe~0/0_2 体系氧化降解酚类化合物
4.4 络合剂强化Fe~0/0_2 体系氧化降解酚类化合物
4.4.1 络合剂对Fe~0/0_2 氧化降解酚类化合物效能的影响
4.4.2 Fe(II,III)L/H_20_2 氧化降解酚类化合物
4.4.3 Fe(II,III)L/H_20_2 反应中活性物种的鉴别
4.5 本章小结
第5章 不同价态锰催化PMS 氧化降解酚类化合物
5.1 引言
5.2 Mn0_2 催化PMS 氧化降解酚类化合物
5.3 Mn(II,III)L 催化PMS 氧化降解酚类化合物
5.3.1 Mn(II)L 催化PMS 氧化降解酚类化合物过程中的动力学规律
5.3.2 Mn(II)L 催化PMS 反应过程中锰的价态变化
5.3.3 Mn(II)L 催化PMS 氧化降解酚类化合物影响因素分析
5.3.4 Mn(III)L 催化PMS 氧化降解酚类化合物
5.4 Mn(II,III)L 催化PMS 氧化降解酚类化合物机理推测
5.4.1 自由基抑制剂的影响
5.4.2 活性物种的鉴别
5.5 本章小结
第6章 Mn(II/III)催化KMn0_4氧化降解酚类化合物
6.1 引言
6.2 实际水体对KMn0_4 氧化降解酚类化合物的影响
6.3 络合剂对KMn0_4 氧化降解酚类化合物的影响
6.3.1 无机络合剂对KMn0_4 氧化降解酚类化合物的影响
6.3.2 氨羧络合剂对KMn0_4 氧化降解酚类化合物的影响
6.3.3 小分子羧酸对KMn0_4 氧化降解酚类化合物的影响
6.3.4 腐殖酸对KMn0_4 氧化降解酚类化合物的影响
6.4 络合剂强化KMn0_4 氧化降解酚类化合物机理探讨
6.4.1 络合剂对KMn0_4 氧化降解其他类型有机物的影响
6.4.2 活性物种Mn(III)的鉴别
6.5 Mn(III)L 氧化降解酚类化合物的特性
6.5.1 pH 对Mn(III)L 氧化降解酚类化合物的影响
6.5.2 Mn(III)与络合剂配比对Mn(III)L 氧化降解酚类化合物的影响
6.6 Mn(II)L 对KMn0_4 氧化降解酚类化合物的强化作用
6.6.1 Mn(II)L 催化KMn0_4 氧化降解酚类化合物效能研究
6.6.2 利用RCT 值动力学模型推测Mn(V)的生成
6.7 本章小结
结论
参考文献
攻读学位期间发表的学术论文及其他成果
致谢
个人简历
【参考文献】：
期刊论文
[1]ABTS显色分光光度法测定水中微量高锰酸钾[J]. 马军,杨晶晶,赵吉. 环境科学学报. 2009(03)
[2]三氯生在水环境中的存在行为及迁移转化规律研究进展[J]. 周世兵,周雪飞,张亚雷,石璐. 环境污染与防治. 2008(10)
[3]三氯生的光降解产物分析及相关日化产品的安全性研究[J]. 曹光群,陈忠良,宋启军. 分析试验室. 2008(08)
[4]高锰酸盐复合药剂预处理控制氯化消毒副产物及致突变活性[J]. 马军,李圭白,柏蔚华,许国仁,陈忠林. 给水排水. 1994(03)
[5]用高锰酸钾去除和控制受污染水源水中的致突变物质[J]. 李圭白,马军. 建筑技术通讯(给水排水). 1992(02)
本文编号：3663162
【文章页数】：173 页
【学位级别】：博士
【文章目录】：
摘要
Abstract
第1章 绪论
1.1 酚类化合物的特点及其危害
1.1.1 常见酚类化合物
1.1.2 天然有机物
1.1.3 酚类EDCs/PPCPs
1.2 Fenton 高级氧化处理技术
1.2.1 Fenton 反应机理
1.2.2 Fenton 试剂氧化降解酚类化合物的研究现状
1.2.3 Fenton 反应应用的局限性
1.3 PMS 催化氧化处理技术
1.4 KMn0_4 氧化除污染技术
1.5 研究的目的、意义和主要内容
1.5.1 研究的目的和意义
1.5.2 研究的主要内容
第2章 实验材料与方法
2.1 目标有机物的选择
2.2 主要试剂与仪器
2.2.1 主要试剂及其配制
2.2.2 主要仪器
2.3 实验方法
2.3.1 类-Fenton 反应氧化降解酚类化合物
2.3.2 AC 强化类-Fenton 反应氧化降解酚类化合物
2.3.3 Fenton 反应中活性物种·OH 或Fe(IV)的鉴别
2.3.4 Fe~0/0_2 体系除污染
2.3.5 Fe(II,III)L/H_20_2 氧化降解酚类化合物
2.3.6 Mn(II,III)L/PMS 氧化降解酚类化合物
2.3.7 Mn0_2 催化PMS 氧化降解酚类化合物
2.3.8 Mn0_2 催化KMn0_4 氧化降解酚类化合
2.3.9 Mn(III)L 氧化降解酚类化合物
2.3.10 Mn(II,III)L 催化KMn0_4 氧化降解酚类化合物
2.4 分析方法
2.4.1 有机物浓度测定
2.4.2 H_20_2 浓度测定
2.4.3 铁浓度测定
2.4.4 类-Fenton 反应降解酚类化合物溶液颜色测定
2.4.5 KMn0_4 和K_2Fe0_4 浓度测定
2.4.6 As(V)浓度测定
2.4.7 0_3 浓度测定
2.4.8 PMS 浓度测定
2.4.9 Mn(III)浓度测定
2.4.10 活性物种·OH 和Fe(IV)浓度测定
第3章 电子转移体强化类-Fenton 反应氧化降解酚类化合物
3.1 引言
3.2 类-Fenton 反应氧化降解酚类化合物过程中自催化现象分析
3.2.1 自催化现象的发现
3.2.2 反应过程中Fe(II)/Fe(III)的转化规律
3.2.3 溶液颜色的变化
3.2.4 中间产物苯醌作为电子转移体的强化作用
3.2.5 类-Fenton 反应氧化降解酚类化合物自催化的普遍性
3.2.6 醌类化合物对类-Fenton 氧化降解不同类型有机物的强化作用
3.3 类-Fenton 反应氧化降解酚类化合物影响因素分析
3.3.1 Fe(III)浓度的影响
3.3.2 H_20_2 浓度的影响
3.3.3 Fe(II)/Fe(III)比例的影响
3.3.4 苯酚初始浓度的影响
3.4 AC 强化类-Fenton 反应氧化降解酚类化合物
3.4.1 AC 与Fe(III)/Fe(II)的氧化还原反应
3.4.2 AC 对类-Fenton 反应氧化降解酚类化合物的强化作用
3.4.3 AC 对类-Fenton 反应氧化降解不同类型有机物的强化作用
3.5 本章小结
第4章 Fe~0/O_2腐蚀过程中原位产生的 Fenton 试剂氧 化降解酚类化合物
4.1 引言
4.2 Fenton 反应中活性物种·OH 和Fe(IV)鉴别方法的建立
4.2.1 利用RMSO 方法鉴别酸性条件下活性物种·OH 和Fe(IV)
4.2.2 利用RMSO 方法鉴别中性条件下活性物种·OH 和Fe(IV)
4.3 Fe~0/0_2 体系的氧化机理及其除污染效能
4.3.1 Fe~0/0_2 体系氧化能力的定性定量分析
4.3.2 Fe~0/0_2 体系氧化As(III)及其表面反应的重要性
4.3.3 实际水体中Fe~0/0_2 体系氧化降解酚类化合物
4.4 络合剂强化Fe~0/0_2 体系氧化降解酚类化合物
4.4.1 络合剂对Fe~0/0_2 氧化降解酚类化合物效能的影响
4.4.2 Fe(II,III)L/H_20_2 氧化降解酚类化合物
4.4.3 Fe(II,III)L/H_20_2 反应中活性物种的鉴别
4.5 本章小结
第5章 不同价态锰催化PMS 氧化降解酚类化合物
5.1 引言
5.2 Mn0_2 催化PMS 氧化降解酚类化合物
5.3 Mn(II,III)L 催化PMS 氧化降解酚类化合物
5.3.1 Mn(II)L 催化PMS 氧化降解酚类化合物过程中的动力学规律
5.3.2 Mn(II)L 催化PMS 反应过程中锰的价态变化
5.3.3 Mn(II)L 催化PMS 氧化降解酚类化合物影响因素分析
5.3.4 Mn(III)L 催化PMS 氧化降解酚类化合物
5.4 Mn(II,III)L 催化PMS 氧化降解酚类化合物机理推测
5.4.1 自由基抑制剂的影响
5.4.2 活性物种的鉴别
5.5 本章小结
第6章 Mn(II/III)催化KMn0_4氧化降解酚类化合物
6.1 引言
6.2 实际水体对KMn0_4 氧化降解酚类化合物的影响
6.3 络合剂对KMn0_4 氧化降解酚类化合物的影响
6.3.1 无机络合剂对KMn0_4 氧化降解酚类化合物的影响
6.3.2 氨羧络合剂对KMn0_4 氧化降解酚类化合物的影响
6.3.3 小分子羧酸对KMn0_4 氧化降解酚类化合物的影响
6.3.4 腐殖酸对KMn0_4 氧化降解酚类化合物的影响
6.4 络合剂强化KMn0_4 氧化降解酚类化合物机理探讨
6.4.1 络合剂对KMn0_4 氧化降解其他类型有机物的影响
6.4.2 活性物种Mn(III)的鉴别
6.5 Mn(III)L 氧化降解酚类化合物的特性
6.5.1 pH 对Mn(III)L 氧化降解酚类化合物的影响
6.5.2 Mn(III)与络合剂配比对Mn(III)L 氧化降解酚类化合物的影响
6.6 Mn(II)L 对KMn0_4 氧化降解酚类化合物的强化作用
6.6.1 Mn(II)L 催化KMn0_4 氧化降解酚类化合物效能研究
6.6.2 利用RCT 值动力学模型推测Mn(V)的生成
6.7 本章小结
结论
参考文献
攻读学位期间发表的学术论文及其他成果
致谢
个人简历
【参考文献】：
期刊论文
[1]ABTS显色分光光度法测定水中微量高锰酸钾[J]. 马军,杨晶晶,赵吉. 环境科学学报. 2009(03)
[2]三氯生在水环境中的存在行为及迁移转化规律研究进展[J]. 周世兵,周雪飞,张亚雷,石璐. 环境污染与防治. 2008(10)
[3]三氯生的光降解产物分析及相关日化产品的安全性研究[J]. 曹光群,陈忠良,宋启军. 分析试验室. 2008(08)
[4]高锰酸盐复合药剂预处理控制氯化消毒副产物及致突变活性[J]. 马军,李圭白,柏蔚华,许国仁,陈忠林. 给水排水. 1994(03)
[5]用高锰酸钾去除和控制受污染水源水中的致突变物质[J]. 李圭白,马军. 建筑技术通讯(给水排水). 1992(02)
本文编号：3663162
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