基于Fe-SiO 2 的POPs废物机械化学处置工艺及机理研究
发布时间：2023-02-19 10:05
持久性有机物(POPs)具有致癌、致畸、致突变的“三致”特性，对人类健康和环境构成严重危害。2001年通过的《斯德哥尔摩公约》要求对POPs废物进行环境无害化管理和处置，我国作为缔约方之一目前尚存有数量可观的多种POPs废物，如：滴滴涕、六六六、氯丹、灭蚁灵等禁用农药。传统的高温焚烧技术易生成毒性更大的二噁英类，因此近年来非焚烧处置技术的开发应用在国际上成为热点。本论文针对机械化学法常用的氧化钙(CaO)脱卤剂存在反应慢、脱氯率不高等问题，旨在开发基于更为高效稳定的脱卤试剂的新工艺，优化反应关键工况参数，考察对典型POPs的降解动力学和反应机理，并探索对处置后的无害化产物加以综合利用。 通过在同等条件下的对比试验发现，以铁粉和石英砂为脱卤剂的Fe-SiO2机械化学工艺对四种目标污染物(六氯苯、灭蚁灵、得克隆和五氯硝基苯)处置效率最高、速率最快(比传统氧化钙工艺节省25%以上的时间)。以灭蚁灵为例，对Fe-SiO2机械化学工艺进行工况参数影响分析，发现速率常数对球料比、转速的二阶导数以及速率常数对转速、球料比的二阶导数都为常数0.00038，这...
【文章页数】：125 页
【学位级别】：博士
【文章目录】：
摘要
Abstract
缩略语对照表
第1章 绪论
1.1 概述
1.1.1 斯德哥尔摩公约
1.1.2 POPs 的源
1.1.3 我国 POPs 库存废物现状
1.2 传统的处理技术
1.2.1 垃圾填埋场覆盖系统和深井灌注
1.2.2 高温焚烧
1.2.3 水泥窑
1.3 非焚烧修复技术
1.3.1 超临界氧化
1.3.2 电化学氧化
1.3.3 溶剂化电子技术
1.3.4 气相化学还原反应
1.3.5 脱卤工艺
1.3.6 熔融金属热解法
1.3.7 熔盐氧化法
1.3.8 等离子电弧
1.3.9 催化氢化
1.3.10 机械化学处理法
1.4 机械化学法处理 POPs 的进展
1.4.1 降解的目标物质
1.4.2 碱金属与碱金属化合物
1.4.3 反应原理
1.4.4 降解产物
1.4.5 与其它技术联合创新
1.4.6 动力学与机理研究
1.5 本论文研究目的、研究内容和研究思路
1.5.1 研究目的
1.5.2 研究内容
1.5.3 研究路线
第2章 机械化学脱氯试剂的筛选
2.1 实验部分
2.1.1 实验设备及操作
2.1.2 样品分析及表征
2.2 脱氯剂对 HCB 降解的影响
2.2.1 不同的脱氯试剂对 HCB 的降解效果
2.2.2 不同的脱氯试剂对 HCB 的脱氯效果
2.3 脱氯剂对 Mirex 降解的影响
2.3.1 不同的脱氯试剂对 Mirex 的降解效果
2.3.2 不同的脱氯试剂对 Mirex 的脱氯效果
2.4 脱氯剂对 DP 降解的影响
2.4.1 不同的脱氯试剂对 DP 的降解效果
2.4.2 不同的脱氯试剂对 DP 的脱氯效果
2.5 脱氯剂对 PCNB 降解的影响
2.5.1 不同的脱氯试剂对 PCNB 的降解效果
2.5.2 不同的脱氯试剂对 PCNB 的脱氯效果
2.6 本章小结
第3章 影响 Fe-SiO2机械化学工艺运行的参数
3.1 实验部分
3.1.1 实验设备及操作
3.1.2 样品分析及表征
3.2 影响 Fe-SiO2机械化学处置工艺的参数
3.2.1 球磨时间对降解效果的影响
3.2.2 转速对降解效率的影响
3.2.3 球料比对降解效率的影响
3.3 工艺参数对反应速率常数的模型
3.3.1 不同转速和球料比对反应速率常数的影响
3.3.2 反应速率常数与转速、球料比的响应面模型
3.3.3 响应面模型的预测与验证
3.4 本章小结
第4章 Fe-SiO2机械化学处置工艺的机理研究
4.1 实验部分
4.1.1 实验设备及操作
4.1.2 样品分析及表征
4.2 还原 Fe 粉对 PCNB 的降解机理
4.2.1 PCNB 的降解及其脱氯效果
4.2.2 降解的中间产物
4.2.3 氢供体来源验证
4.2.4 硝基的归趋
4.2.5 固体表面表征
4.2.6 降解反应路径解析
4.3 石英砂对 PCNB 的降解机理
4.3.1 PCNB 的降解及其脱氯效果
4.3.2 降解的中间产物
4.3.3 固体表面表征
4.3.4 自由基变化
4.3.5 降解反应路径解析
4.4 Fe 和 SiO2耦合作用的分析
4.5 本章小结
第5章 机械化学法降解后的无害化产物再利用
5.1 实验部分
5.1.1 实验设备及操作
5.1.2 样品分析与表征
5.2 还原脱氯的原理：机械化学法制备双金属
5.2.1 Fe-Ni 双金属的制备与表征
5.2.2 制备工艺对脱氯的影响
5.3 机械化学处理 PCNB 后无害化产物对 4-CP 脱氯
5.3.1 脱氯试剂对固体 PCNB 降解的影响
5.3.2 无害化产物的固体表面表征
5.3.3 无害化产物对水相 4-CP 的脱氯反应
5.3.4 无害化产物水相脱氯反应的机理
5.4 本章小结
第6章 结论与建议
6.1 主要结论
6.2 建议
参考文献
致谢
个人简历、在学期间发表的学术论文及研究成果
本文编号：3746020
【文章页数】：125 页
【学位级别】：博士
【文章目录】：
摘要
Abstract
缩略语对照表
第1章 绪论
1.1 概述
1.1.1 斯德哥尔摩公约
1.1.2 POPs 的源
1.1.3 我国 POPs 库存废物现状
1.2 传统的处理技术
1.2.1 垃圾填埋场覆盖系统和深井灌注
1.2.2 高温焚烧
1.2.3 水泥窑
1.3 非焚烧修复技术
1.3.1 超临界氧化
1.3.2 电化学氧化
1.3.3 溶剂化电子技术
1.3.4 气相化学还原反应
1.3.5 脱卤工艺
1.3.6 熔融金属热解法
1.3.7 熔盐氧化法
1.3.8 等离子电弧
1.3.9 催化氢化
1.3.10 机械化学处理法
1.4 机械化学法处理 POPs 的进展
1.4.1 降解的目标物质
1.4.2 碱金属与碱金属化合物
1.4.3 反应原理
1.4.4 降解产物
1.4.5 与其它技术联合创新
1.4.6 动力学与机理研究
1.5 本论文研究目的、研究内容和研究思路
1.5.1 研究目的
1.5.2 研究内容
1.5.3 研究路线
第2章 机械化学脱氯试剂的筛选
2.1 实验部分
2.1.1 实验设备及操作
2.1.2 样品分析及表征
2.2 脱氯剂对 HCB 降解的影响
2.2.1 不同的脱氯试剂对 HCB 的降解效果
2.2.2 不同的脱氯试剂对 HCB 的脱氯效果
2.3 脱氯剂对 Mirex 降解的影响
2.3.1 不同的脱氯试剂对 Mirex 的降解效果
2.3.2 不同的脱氯试剂对 Mirex 的脱氯效果
2.4 脱氯剂对 DP 降解的影响
2.4.1 不同的脱氯试剂对 DP 的降解效果
2.4.2 不同的脱氯试剂对 DP 的脱氯效果
2.5 脱氯剂对 PCNB 降解的影响
2.5.1 不同的脱氯试剂对 PCNB 的降解效果
2.5.2 不同的脱氯试剂对 PCNB 的脱氯效果
2.6 本章小结
第3章 影响 Fe-SiO2机械化学工艺运行的参数
3.1 实验部分
3.1.1 实验设备及操作
3.1.2 样品分析及表征
3.2 影响 Fe-SiO2机械化学处置工艺的参数
3.2.1 球磨时间对降解效果的影响
3.2.2 转速对降解效率的影响
3.2.3 球料比对降解效率的影响
3.3 工艺参数对反应速率常数的模型
3.3.1 不同转速和球料比对反应速率常数的影响
3.3.2 反应速率常数与转速、球料比的响应面模型
3.3.3 响应面模型的预测与验证
3.4 本章小结
第4章 Fe-SiO2机械化学处置工艺的机理研究
4.1 实验部分
4.1.1 实验设备及操作
4.1.2 样品分析及表征
4.2 还原 Fe 粉对 PCNB 的降解机理
4.2.1 PCNB 的降解及其脱氯效果
4.2.2 降解的中间产物
4.2.3 氢供体来源验证
4.2.4 硝基的归趋
4.2.5 固体表面表征
4.2.6 降解反应路径解析
4.3 石英砂对 PCNB 的降解机理
4.3.1 PCNB 的降解及其脱氯效果
4.3.2 降解的中间产物
4.3.3 固体表面表征
4.3.4 自由基变化
4.3.5 降解反应路径解析
4.4 Fe 和 SiO2耦合作用的分析
4.5 本章小结
第5章 机械化学法降解后的无害化产物再利用
5.1 实验部分
5.1.1 实验设备及操作
5.1.2 样品分析与表征
5.2 还原脱氯的原理：机械化学法制备双金属
5.2.1 Fe-Ni 双金属的制备与表征
5.2.2 制备工艺对脱氯的影响
5.3 机械化学处理 PCNB 后无害化产物对 4-CP 脱氯
5.3.1 脱氯试剂对固体 PCNB 降解的影响
5.3.2 无害化产物的固体表面表征
5.3.3 无害化产物对水相 4-CP 的脱氯反应
5.3.4 无害化产物水相脱氯反应的机理
5.4 本章小结
第6章 结论与建议
6.1 主要结论
6.2 建议
参考文献
致谢
个人简历、在学期间发表的学术论文及研究成果
本文编号：3746020
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