UV-Fe(Ⅲ)-富馬酸鹽體系光氧化降解模擬有機廢水.pdf

1、光催化技術(shù)作為高級氧化技術(shù)的一種，具有操作簡單，無二次污染、降解速度快而且高效的特點，得到廣泛的關(guān)注和研究。均相光催化作為光催化技術(shù)的一種，均相光催化中鐵-羧酸鹽體系在處理有機污染水體中顯示出良好的光催化性能而得到廣泛的研究。本論文研究了Fe(Ⅲ)-富馬酸鹽體系光催化氧化橙黃Ⅱ和對硝基苯酚的性能，詳細(xì)討論了各個影響因素對有機物降解的影響、光氧化有機物動力學(xué)，并探討反應(yīng)過程中的光譜分析和TOC分析，以及結(jié)合GC-MS推測反應(yīng)機理。主要認(rèn)識

2、和結(jié)論如下：
　　(1)采用熒光法和分光光度法分別檢測到 Fe(Ⅲ)-富馬酸鹽體系光解產(chǎn)生的羥基自由基和過氧化氫；通過紫外光譜分析發(fā)現(xiàn)，改變Fe(Ⅲ)、富馬酸鹽初始濃度影響著Fe(Ⅲ)-富馬酸鹽體系對光的吸收，相比于富馬酸鹽，F(xiàn)e(Ⅲ)初始濃度的改變對體系光的吸收影響較大。
　　(2) UV/Fe(Ⅲ)-富馬酸鹽體系、UV/Fe(Ⅲ)體系、UV/富馬酸鹽體系、Fe(Ⅲ)-富馬酸鹽體系和UV體系對照實驗表明，在紫外光照射條件下

3、Fe(Ⅲ)-富馬酸鹽體系對橙黃 II有較強的光催化氧化能力；采用自由基淬滅法間接證實了Fe(Ⅲ)-富馬酸鹽體系能發(fā)生光解并產(chǎn)生羥基自由基、超氧負(fù)離子自由基；實驗室條件下橙黃Ⅱ的光氧化反應(yīng)在誤差允許范圍內(nèi)符合一級反應(yīng)動力學(xué)，一級反應(yīng)方程速率常數(shù)k隨著Fe(Ⅲ)、富馬酸鹽初始濃度的增大而增大，隨著溶液pH值和橙黃Ⅱ初始濃度增大而減小；進行了橙黃Ⅱ光氧化動力學(xué)分析，它的表觀動力學(xué)方程：-dC橙黃Ⅱ/dt=0.3203[橙黃Ⅱ]0.2313[F

4、e(Ⅲ)]0.3578[Fumarate]0.0570(R2=0.9998)，F(xiàn)e(Ⅲ)是影響反應(yīng)速率的主要因素；通過橙黃Ⅱ反應(yīng)前后光譜分析和TOC分析，F(xiàn)e(Ⅲ)-富馬酸鹽體系的光氧化作用破壞了橙黃Ⅱ分子結(jié)構(gòu)中苯環(huán)、萘環(huán)和偶氮鍵，環(huán)狀結(jié)構(gòu)發(fā)生開環(huán)，使其礦化成為無機小分子物質(zhì)。
　　(3)通過五種體系對照實驗發(fā)現(xiàn)，UV/Fe(Ⅲ)-富馬酸鹽體系有較強的光催化氧化對硝基苯酚的能力；采用自由基淬滅法，發(fā)現(xiàn)淬滅羥基自由基后對硝基苯酚降解

5、效率從97.3％減少到30.1%；在誤差允許范圍內(nèi)，光氧化對硝基苯酚的反應(yīng)符合一級反應(yīng)動力學(xué)，一級反應(yīng)方程速率常數(shù)k隨著Fe(Ⅲ)、富馬酸鹽初始濃度增大而增大，隨著溶液pH值和對硝基苯酚初始濃度增大而減??；進行了對硝基苯酚光氧化動力學(xué)分析，對硝基苯酚光氧化反應(yīng)的初始速率隨著Fe(Ⅲ)、富馬酸鹽、對硝基苯酚初始濃度的增加而增大，其表觀動力學(xué)方程：-dCPNP/dt=0.1478[PNP]0.2567[Fumarate]0.2492[Fe(

6、Ⅲ)]0.3460(R2=0.9977)；通過對硝基苯酚反應(yīng)前后光譜分析和TOC分析，F(xiàn)e(Ⅲ)-富馬酸鹽體系的光氧化降解作用破壞了對硝基苯酚結(jié)構(gòu)中苯環(huán)、硝基和酚羥基三者之間的相互作用，使其發(fā)生開環(huán)，最后被礦化成為無機物質(zhì)；采用GC-MS檢測對硝基苯酚降解過程中的中間產(chǎn)物，推斷羥基自由基氧化對硝基苯酚反應(yīng)機理，結(jié)果表明中間產(chǎn)物產(chǎn)生對苯二酚，說明羥基自由基氧化對硝基苯酚的主要途徑是先取代其分子結(jié)構(gòu)上的硝基，再進一步氧化，最終致使苯環(huán)開環(huán)生