生长环内羟基氧化铁催化双氧化体系降解2,4,6-TCP影响因素的研究

来源 :哈尔滨工业大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:rogy520111
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氯酚类化合物广泛存在于在于废水,污泥,地表水和地下水中,是一系列典型的水中污染物。特别在腐殖酸存在下氯酚类化合物是饮用水氯化消毒的副产物。氯酚具有“三致”(致癌、致畸、致突变)效应和遗传毒性,同时也是一种内分泌干扰物,且氯取代基越多,氯酚毒性越大,越难被生物降解,常规的水处理技术去除效率通常不高。其中2,4,6-三氯苯酚(2,4,6-TCP)作为常见的氯酚类代表物质,对人类神经系统、呼吸系统有不良影响,通过饮用水摄入会带来许多健康问题。非均相双氧化体系被证明在处理水中氯酚类等难降解有机物方面经济有效。城市供水管网中生长环的生成不可避免,其主要成分针铁矿(α-Fe OOH)、纤铁矿(γ-Fe OOH),可以看作一种被放错位置的资源,在管道清洗、更换时被提取,废物利用作为非均相氧化体系的催化剂,相较人为制备的催化剂来源丰富,经济。本研究使用包括过一硫酸盐(PMS)、过二硫酸盐(PDS)在内的过硫酸盐及过氧化氢(H2O2)构成双氧化体系,实验室制备针铁矿、纤铁矿,模拟实际管网生长环成分,催化过氧化氢/过硫酸盐双氧化体系降解2,4,6-TCP,为有效利用生长环去除饮用水中氯酚类化合物提供新思路,对保障供水管网水质安全问题具有重要意义。分别对比研究了双氧化双催化体系与单氧化体系、单催化体系对2,4,6-TCP的降解效能,说明PDS/H2O2之间的协同作用,PMS/H2O2体系之间的复杂机制。提出一种针对非均相体系的动力学拟合模型,通过K值、Span值两个参数分别反映体系的降解速率、降解率,消除诱导期等现象对研究的影响,为定量分析非均相体系降解效能影响因素提供理论依据。分别研究了氧化剂及催化剂的投量与配比、污染物浓度、体系初始p H值、氯离子浓度对PDS/H2O2、PMS/H2O2体系降解2,4,6-TCP的影响,其中PDS/H2O2体系最佳处理条件为氧化剂投量与2,4,6-TCP摩尔比50/1,H2O2:PDS=1:1,催化剂投量0.50g/L,针铁矿、纤铁矿质量比为1:1时,同时具有较大的降解速率与降解率,9h时降解率可达70.6%。PMS/H2O2体系存在实现最优降解速率、降解率的条件偏差,通过正交分析,可得最佳降解条件为仅投加PMS,氧化剂与2,4,6-TCP摩尔比5/1、仅使用纤铁矿做催化剂,纤铁矿投量0.50g/L时,同时获得较好的降解速率与降解率,6h降解率达86.4%,9h可达91.3%。考虑中间产物完全降解时可换用20/1PMS投量。PDS/22体系p H适应性差,只有p H在5.7左右存在降解率,且氯离子对体系产生抑制作用,氯离子浓度越高,抑制作用越明显。PMS/H2O2体系对p H适应性强,且氯离子对体系降解2,4,6-TCP具有明显促进作用。同时,相较PDS/H2O2体系最佳氧化剂投量为50/1,PMS/H2O2最佳条件下只需达到5/1或20/1,消耗氧化剂量少。在城市供水过程中,氯消毒必定会引入氯离子,综合各种因素,PMS/H2O2体系更具实际应用优势。
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