论文部分内容阅读
邻苯二甲酸酯(PAEs)是一类典型的内分泌干扰物,广泛用作塑料增塑剂、农药、化妆品、润滑剂、驱虫剂和去污剂的生产原料,并经这些物质释放出来进入自然环境,并通过饮用水和食物链的富集作用在机体内蓄积,难以生物降解,也不易排出,对人体健康和自然环境产生巨大威胁。寻求高效快速的PAEs氧化方法具有重要意义。本文以邻苯二甲酸二丁酯(DBP)为目标物,以自制的活性炭负载金属离子(Fe3+、Cu2+)为催化剂(Cu/Fe3O4@AC),在微波辐射条件下,探讨了初始pH值、过硫酸钠(SPS)投加量、催化剂投加量、反应温度、反应时间对DBP降解效果的影响,确定了微波强化Cu/Fe3O4@AC-SPS体系的最佳反应条件；在最佳反应条件下,研究了不同活性氧物种对DBP氧化效率的贡献,对比分析了单独微波辐射、水浴Cu/Fe3O4@AC、水浴SPS、微波-SPS、微波-C u/Fe3O4@AC、微波强化Cu/Fe3O4@AC-SPS对DBP的降解效率,探索了微波-Cu/Fe3O4@AC-SPS催化氧化有机物的协同作用机理,结合DBP降解产物分析了DBP的降解机制。通过实验得出：(1)微波强化Cu/Fe3O4@AC-SPS体系降解模拟DBP废水的主要影响因素有温度、时间、SPS投加量以及初始pH,利用该体系处理初始浓度为2mg/L的DBP时,最佳反应条件为：Cu/Fe3O4@AC 1g/L,温度70℃,时间25min,DBP:SPS(摩尔比)1：50,初始pH 7.0.(2)反应温度的适当提高有助于微波-Cu/Fe3O4@AC-SPS体系产生更多的活性位点,激发更多的氧化性基团,提高DBP的降解率；DBP初始浓度对其降解率的影响较大,初始浓度越低,降解率越大,DBP浓度由1mg/L增加到4mg/L时,对应的反应速率常数由0.1081降低到0.0938；最佳反应条件下,DBP降解一级动力学方程为y=0.1015x-0.0387,降解动力学常数为0.1015 min-1,降解半衰期为9.85min.(3)微波-Cu/Fe3O4@AC-SPS体系中·OH对DBP的降解贡献率为35.3%,S04-·的降解贡献比为53.4%,其他ROSs在反应过程中对DBP的降解贡献仅为11.3%,8O4-·对DBP的降解起主导作用；DBP的降解产物主要有PAEs的同系物质,酚类、醛类以及一些有机酸等,其降解途径可能经历了烷基链的缩短、苯环的羟基化、苯环的开环、有机酸类的降解等反应过程。(4)微波强化Cu/Fe3O4@AC-SPS体系对DBP去除率明显高于单独微波辐射、水浴Cu/Fe3O4@AC、水浴SPS、微波-SPS、微波-Cu/Fe3O4@AC,微波热效应、Cu/Fe3O4@AC吸附与催化效应、SPS强氧化效应协同作用,活性炭是良好的吸附剂,能有效吸附DBP,在微波作用下,可以短时间内在活性炭空隙内部聚集很高的温度,活性炭表面也形成许多高温“电弧”,能够将吸附的有机物进行热解,并在活性炭表面产生空位,重新吸附DBP,同时,微波活性炭及其负载的金属离子协同激活SPS产生自由基,催化降解有机物。