电催化MnO2氧化降解草甘膦的研究

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草甘膦是一种高效、低毒、内吸、广谱的有机磷农药,在世界各地被广泛应用。草甘膦使用过程中残留或者其在环境中的降解产物都会对环境造成危害,对人们的正常生活构成严重威胁。国内外对草甘膦去除进行了大量的研究,在已有的降解基础上,我们提出了利用电化学催化MnO2氧化降解草甘膦,利用MnO2和电催化MnO2对水中草甘膦进行一系列的处理实验起到了节能环保的双重效果,具体的实施内容如下:1、单独MnO2吸附氧化草甘膦,可以达到一定的效果。本文研究了草甘膦在MnO2表面的吸附-氧化行为,考察了草甘膦浓度、MnO2投量、反应体系pH以及共存阳离子对MnO2吸附-氧化草甘膦过程的影响,初步分析了草甘膦的降解产物。2、在对电催化MnO2氧化降解草甘膦的研究中,考察了电流密度、MnO2投量和体系中初始pH的影响,实验结果表明,增加电流密度和增大MnO2投量都会提高对草甘膦的去除效果。pH影响MnO2的表面电性,在对电催化的影响中,主要体现在对MnO2的影响,对单独电化学影响不大。通过对电极板和MnO2反应前后的表征,初步分析了在这种条件下的降解产物及推测了其降解途径,得出在电催化体系中,产物比单纯的MnO2更彻底,效果更持久。3、在上述两种体系中,草甘膦在一定的时间内都能够被有效的降解,在降解途径上稍微有些区别:在单独MnO2体系中,产物被降解成为小分子酸,氮元素最终转化成了氨氮;而电催化体系中,氮元素很明显的由氨氮被继续氧化成了硝态氮,同时在电催化体系中,有少部分被矿化。MnO2对草甘膦的吸附属于“静电吸附”,研究结果表明,MnO2投量越大、初始草甘膦浓度越低草甘膦去除率越高;酸性条件有利于MnO2对草甘膦的去除;共存Cu(II)对MnO2去除草甘膦有明显的抑制作用;MnO2吸附-氧化降解草甘膦产物主要有肌氨酸、氨基乙酸(Glycine)、乙酸、羟基乙酸(Glycolic Acid)和PO43-等。在电化学参与MnO2氧化草甘膦的实验中,电化学参与其中的氧化锰离子和对有机物自身的氧化降解。实验数据表明,电催化MnO2氧化降解草甘膦比单独使用MnO2对草甘膦的去除更有效,更持久。
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