【摘 要】
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双酚A是一种内分泌干扰物,具有高生物毒性和难降解性,广泛存在于多种工业废水中,对人体健康危害极大;由于受到工业废水中高盐条件的影响,生物法和以自由基为主的高级氧化技术存在明显抑制。本论文以双酚A为目标污染物,通过研制一种新型活化材料命名为Fe-N-C@mSiO2。在高盐条件下,研究了新材料活化过硫酸盐降解双酚A的影响因素。借助SEM、XRD、XPS、FT-IR、拉曼光谱、BET等手段对Fe-N-C
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双酚A是一种内分泌干扰物,具有高生物毒性和难降解性,广泛存在于多种工业废水中,对人体健康危害极大;由于受到工业废水中高盐条件的影响,生物法和以自由基为主的高级氧化技术存在明显抑制。本论文以双酚A为目标污染物,通过研制一种新型活化材料命名为Fe-N-C@mSiO2。在高盐条件下,研究了新材料活化过硫酸盐降解双酚A的影响因素。借助SEM、XRD、XPS、FT-IR、拉曼光谱、BET等手段对Fe-N-C@mSiO2材料的形貌特征,晶体结构,孔体积和比表面积进行了表征分析;并初步解析了处理体系的作用机制,推测了双酚A的降解路径。主要研究内容及结论如下:(1)在基于Fe-N-C材料的基础上通过碱性催化水解导孔模板法涂覆硅元素成功制备了Fe-N-C@mSiO2材料。该材料在微观状态下为菱形十二面体的介孔材料,材料没有纳米颗粒形成和团聚现象。(2)当双酚A初始浓度为80mg/L,氯化钠浓度50g/L,初始p H=7,Fe-N-C@mSiO2材料投加量0.5g/L,过硫酸盐浓度为5mmol/L时;该体系可在40分钟时达到双酚A的完全降解。(3)Fe-N-C@mSiO2材料具有良好的稳定性能,经过4次循环实验后,该体系在30分钟内对双酚A的降解率仍可达到78%;材料的晶体结构也没有发生改变。Fe的金属浸出量为0.0033mg/L,低于国家的排放标准。(4)在高盐条件下,Fe-N-C@mSiO2材料活化过硫酸盐氧化双酚A的过程中,自由基活化和非自由基活化作用并存;其中单线态氧(~1O2)、硫酸根自由基(SO4●-)和羟基自由基(●OH)为主要的活性氧化物种;而且,~1O2起主导作用。(5)在高盐条件下Fe-N-C@mSiO2材料活化过硫酸盐降解双酚A分为吸附和降解2个阶段,其中吸附过程符合伪二级反应动力学模型,平衡吸附量为63.743mg/g,吸附反应速率常数为0.176min-1;降解过程符合伪一级反应动力学模型,降解反应速率常数为0.1409min-1。(6)通过GC-MS对高盐条件下Fe-N-C@mSiO2材料活化过硫酸盐降解双酚A过程中可能产生的中间物质进行了分析,推测其降解路径为双酚A首先在连接两苯环的碳原子发生β断裂形成苯酚和4-异苯基苯酚,再通过脱氢、氧化和环裂解反应开环形成4-异丙烯基苯酚、4-羟基苯乙酮和小分子有机物等中间产物,最后矿化成二氧化碳和水。
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