幾種常見氧化錳礦物光化學(xué)降解廢水中苯酚的研究.pdf

1、土壤氧化錳礦物是土壤中的重要吸附載體、氧化還原主體、化學(xué)反應(yīng)催化劑及環(huán)境信息載體，其資源屬性和環(huán)境屬性日益受到了越來越多研究者的關(guān)注。開展土壤氧化錳礦物的性質(zhì)研究，對(duì)于深入了解和認(rèn)識(shí)錳的地球化學(xué)行為、土壤質(zhì)量與環(huán)境之間的關(guān)系，促進(jìn)氧化錳礦物資源的開發(fā)與利用具有重要的理論和實(shí)踐意義。氧化錳礦物是半導(dǎo)體氧化物，對(duì)可見光和紫外光（UV）有較好的吸收，其光化學(xué)特性在氧化錳與有關(guān)污染物相互作用中可能發(fā)揮重要作用。錳礦物在對(duì)苯酚等有機(jī)污染物的降解過

2、程中可能存在以下3種途徑：（1）苯酚的直接光降解，這主要是由于苯酚本身吸收一定波長的光而導(dǎo)致的；（2）錳礦物的氧化降解，錳礦物通常是一種高價(jià)態(tài)的氧化錳礦物，因而具有很強(qiáng)的氧化性；（3）錳礦物的光催化降解，錳礦物作為一種半導(dǎo)體，具有光催化性質(zhì)。這3種途徑在苯酚的光催化降解過程中如何發(fā)揮作用，其影響因素、機(jī)制并不清楚。 本文采用人工合成的氧化錳礦物（酸性水鈉錳礦、堿性水鈉錳礦、錳鉀礦和鈣錳礦）為材料，研究其光化學(xué)降解苯酚的動(dòng)力學(xué)特點(diǎn)

3、及錳鉀礦光化學(xué)降解的影響因素，探討了氧化錳礦物降解苯酚中的這3種途徑的作用大小。主要結(jié)果如下： 1．無氧化錳條件下，研究了有或無紫外光照、通氣因素對(duì)溶液中苯酚的去除和降解作用。（1）當(dāng)無錳礦物時(shí)，苯酚廢水在暗室或室內(nèi)自然光照條件下通入空氣4h后廢水中苯酚基本無降解。（2）在無錳礦物存在、未通氣和紫外光照條件下，反應(yīng)4h后苯酚降解率為39.34％，COD去除率為7.48％，說明無錳礦物存在時(shí)紫外光照可直接光降解苯酚，但深度降解弱。

4、（3）當(dāng)無錳礦物和紫外光照條件下通入空氣時(shí)，反應(yīng)4h后苯酚降解率為69.50％，COD去除率為14.39％。與未通氣相比，通入空氣使苯酚的直接光化學(xué)降解率提高了很多，這是由于空氣在反應(yīng)中起到以下2個(gè)方面的作用：1）在反應(yīng)中起到了鼓動(dòng)攪拌的作用；2）空氣中的氧氣在紫外光照下間接氧化苯酚。 2．探明了在暗反應(yīng)條件下不同類型氧化錳礦物對(duì)苯酚廢水的降解特性。氧化錳礦物對(duì)苯酚廢水的降解率大小順序?yàn)椋核嵝运c錳礦（91.70％）>錳鉀礦（8

5、6.81％）>堿性水鈉錳礦（14.93％）>鈣錳礦（10.44％），其COD去除率大小順序?yàn)椋哄i鉀礦（79.29％）>酸性水鈉錳礦（54.25％）>鈣錳礦（1.02％）>堿性水鈉錳礦（0.51％）。酸性水鈉錳礦和錳鉀礦對(duì)苯酚廢水的降解能力強(qiáng)，堿性水鈉錳礦和鈣錳礦的降解能力弱。不同類型氧化錳礦物在暗反應(yīng)條件下降解苯酚的效果差別很大，是由礦物的結(jié)晶程度、化學(xué)組成、礦物結(jié)構(gòu)等決定的。 3．明確了紫外光照下不同氧化錳礦物在實(shí)驗(yàn)條件下對(duì)苯

6、酚的光化學(xué)降解特性。（1）不同氧化錳礦物對(duì)苯酚溶液的降解率大小順序?yàn)椋哄i鉀礦（99.31％）>酸性水鈉錳礦（89.45％）>堿性水鈉錳礦（40.18％）>鈣錳礦（36.01％），其COD去除率大小順序?yàn)椋哄i鉀礦（99.80％）>酸性水鈉錳礦（60.39％）>鈣錳礦（28.23％）>堿性水鈉錳礦（16.89％）。其中因光催化作用的去除率大小順序?yàn)椋哄i鉀礦（34.16％）>鈣錳礦（27.21％）>酸性水鈉錳礦（23.03％）>堿性水鈉錳礦（

7、16.38％）。 4．初步探討了pH、苯酚初始濃度、礦物投加量等因素對(duì)光化學(xué)反應(yīng)的影響，當(dāng)固液比為10g／L，溶液pH=4～6，苯酚初始濃度為200mg／L時(shí)為其最佳反應(yīng)條件。 5．錳鉀礦與標(biāo)準(zhǔn)二氧化鈦（德國產(chǎn)，P25）光催化降解苯酚效率對(duì)比發(fā)現(xiàn)，暗反應(yīng)中，二氧化鈦對(duì)苯酚基本無降解，而錳鉀礦對(duì)苯酚的降解率為49.59％，COD值降解率為46.00％。UV光照時(shí)，二氧化鈦的苯酚降解率為80.05％，COD去除率為51.00