铁离子催化过硫酸钠/过碳酸钠降解水溶液中菲的研究

来源 :华东理工大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:teddycici
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地下水污染问题已经越来越受到人们的重视,本研究选择常见的有机污染物菲(PHE)作为目标污染物,开展以Fe(Ⅱ)催化过硫酸钠(PS)/过碳酸钠(SPC)双氧化剂体系为核心的修复技术研究,考察环境友好型螯合剂柠檬酸(CA)和还原剂盐酸羟胺(HAH)对该体系的优化作用。  本论文主要研究了PS/SPC/Fe(Ⅱ)、PS/SPC/Fe(Ⅱ)/CA、PS/SPC/Fe(Ⅱ)/HAH三种体系对水溶液中PHE的降解效果,包括各种反应物的投加量(PS、SPC、Fe(Ⅱ)、CA和HAH)以及水质条件(溶液初始pH值、地下水中常见的阴离子和天然有机质)对PHE降解的影响;探究了三种体系中活性氧自由基的产生状况及对PHE降解的贡献程度;鉴定了PHE的中间降解产物并分析推导其可能的降解路径。具体研究结论如下:  (1)PS/SPC/Fe(Ⅱ)体系可有效降解水溶液中的PHE,但主要集中在反应前2mm。PS、SPC和Fe(Ⅱ)投加量分别为0.5、05和0.75mM,反应20mm后,1.0mg/L的PHE去除率可达85.4%,而PS、SPC和Fe(Ⅱ)过量或不足均不利于PHE降解。HCO3-、HA对PHE降解均有一定的抑制作用,且浓度越大抑制越明显;而Cl-对PHE降解有一定的促进作用。自由基探针实验证实体系中存在·OH、SO4-·和O2-·,经自由基清扫实验确定·OH为PHE降解的主导自由基。  (2)PS/SPC/Fe(Ⅱ)/CA体系可促进PHE持续降解,Fe(Ⅱ)/CA最佳摩尔比为2/1。PS、SPC和Fe(Ⅱ)投加量均为0.5mM、Fe(Ⅱ)/CA为5/1时,反应60mm后PHE的去除率仍可达100%,且PHE降解趋势符合准一级反应动力学模型。PS/SPC最佳摩尔比为7/3,低于7/3会显著降低PHE的去除。溶液pH值偏酸性时更利于PHE的降解;高浓度HCO3-和HA对PHE降解均有显著抑制作用,而Cl-对PHE降解的抑制作用较小。体系中存在·OH、SO4-·和O2-·,且·OH对PHE降解的贡献度最大。  (3)PS/SPC/Fe(Ⅱ)/HAH体系也可促进PHE持续降解,PS、SPC和Fe(Ⅱ)投加量分别为0.25、0.25和0.5mM、Fe(Ⅱ)/HAH最佳摩尔比为1/1时,反应60min后PHE的去除率可达84.6%。溶液初始pH值对PHE降解有着较大的影响(适宜pH值范围为<5.0);高浓度HCO3-和HA会显著抑制PHE降解,而C1-则能略微促进PHE去除。体系中存在·OH、SO4-·和O2-·,且·OH仍为PHE降解主导自由基。·OH/SO4-·对PHE的降解主要通过攻击其中间苯环的C9-C10键、及其旁侧苯环的C2-C3键等两种方式来完成。
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