臭氧及同相催化臭氧化降解有機(jī)物的動(dòng)力學(xué)研究.pdf

1、本文首先綜述了臭氧的物理化學(xué)性質(zhì)和在水處理方面的應(yīng)用經(jīng)驗(yàn)，重點(diǎn)探討了近年來(lái)發(fā)展起來(lái)的金屬催化臭氧化技術(shù)。基于臭氧水處理領(lǐng)域的研究現(xiàn)狀和一些不足，提出了本論文的研究目的和主要任務(wù)。本論文的研究?jī)?nèi)容主要包括三部分：?jiǎn)为?dú)臭氧化降解對(duì)苯二甲酸的動(dòng)力學(xué)及機(jī)制研究；Fe2+/Fe3+催化臭氧化降解苯酚的研究；Mn2+催化臭氧化降解草酸的定量化解析。上述研究結(jié)果對(duì)推動(dòng)臭氧類(lèi)水處理技術(shù)（特別是催化臭氧化水處理技術(shù)）在實(shí)際中的應(yīng)用具有重要意義。

2、在第四章中，研究了臭氧化對(duì)苯二甲酸（TA）的降解效率，并對(duì)該過(guò)程的動(dòng)力學(xué)特性和降解機(jī)理進(jìn)行了探討。結(jié)果表明，TA與臭氧的反應(yīng)速率常數(shù)kO3-TA為（0.047±0.010） L·mol-1·s-1，與羥基自由基的kOH-TA為2.28×109 L·mol-1·s-1，以上結(jié)果與TA臭氧化降解的表觀反應(yīng)速率常數(shù)相一致。采用高效液相色譜（HPLC）和離子色譜（IC）分析了TA降解過(guò)程的中間產(chǎn)物，其中主要包括苯甲酸、酒石酸、甲酸和草酸，在此基

3、礎(chǔ)上提出了臭氧化TA的可能降解歷程。 第五章的研究結(jié)果表明，在一定條件下，在苯酚的臭氧化降解過(guò)程中，臭氧分子與苯酚及苯氧負(fù)離子的直接反應(yīng)是苯酚降解的主要原因。Fe2+和Fe3+對(duì)臭氧化降解苯酚均具有催化作用，其中Fe2+的催化效果更佳。Fe2+催化降解苯酚的機(jī)理是：苯酚在臭氧化降解過(guò)程中產(chǎn)生了H2O2，分別同臭氧和Fe2+形成了O3/H2O2和Fenton體系這兩種高級(jí)氧化技術(shù)，從而提高苯酚的去除。經(jīng)分析并計(jì)算表明，不同體系Rc

4、t值的大小為：O3/ Fe2+>O3/ Fe3+>O3。這個(gè)結(jié)果也與苯酚的降解效果相一致。 在第六章中，利用Mn2+/O3氧化體系降解了草酸，從動(dòng)力學(xué)角度探討并定量化解析了Mn2+催化臭氧化降解草酸的作用機(jī)制。結(jié)果表明，加入Mn2+能明顯提高臭氧化降解草酸的效率，體系Rct值也有所增大。Mn2+/O3降解草酸的途徑主要包括以下三種方式：第一，臭氧的直接氧化反應(yīng)；第二，羥基自由基（水中溶解臭氧分解產(chǎn)生）的氧化反應(yīng)；第三，Mn4+和

5、Mn7+等高價(jià)錳對(duì)草酸的氧化反應(yīng)。溶液pH不但直接影響Mn2+/O3降解草酸的效率，而且還決定了三者的貢獻(xiàn)大小。在本實(shí)驗(yàn)條件下，當(dāng)pH為2.9時(shí)，Mn2+/O3降解草酸的表觀反應(yīng)速率常數(shù)為28.280×10-4s-1，三者對(duì)草酸降解的百分比貢獻(xiàn)為：fO3：fOH：frest=2.1：19.0：78.9；當(dāng)pH為5.3、8.0和10.0時(shí)，草酸降解的表觀反應(yīng)速率常數(shù)分別為1.597×10-4s-1、1.535×10-4s-1和1.545×