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水中有机污染物的超声化学降解研究

陈冰  
【摘要】: 本文研究了零价铁强化超声降解水中有机染料如活性深蓝M-2GE和直接湖蓝5B的动力学,考察了相关因素如溶液初始pH值、有机物初始浓度、超声波功率、零价铁的加入量等对有机物降解效果的影响。结果表明有机染料的超声降解为一级动力学反应,加入零价铁,可显著提高有机染料的超声降解速率。并对零价铁强化超声空化降解有机染料的作用机理进行了推导与实验论证。 有机污染物单独超声(Ultrasound,US)降解速率较低,加入少量零价铁可以显著提高机污染物的降解率。污染物降解速率随着零价铁加入量的增加而提高,但零价铁达到一定量后,污染物降解速率不再明显提高,对于活性深蓝M-2GE和直接湖蓝5B溶液的超声降解,零价铁的最优添加量为2.0 g/L。实验发现,溶液pH较低时,降解率明显提高,染料初始浓度和超声功率亦影响其降解率,随着染料初始浓度的降低,降解率提高;在所选超声功率范围内,最佳功率为400 W。通过对降解过程中,不同降解时间的降解产物UV-Vis光谱的分析,发现活性深蓝M-2GE溶液和直接湖蓝5B中的偶氮型共轭分子首先被破坏,降解为一系列的小分子的中间产物,然后这些中间产物再进一步降解。 本文还对邻硝基氯苯的超声波/零价铁联合降解进行了研究,考察了零价铁添加量、溶液初始pH、超声功率等对邻硝基氯苯降解率的影响,利用GC-MS鉴定了主要降解产物,并讨论了超声波/零价铁联合降解氯代有机物的作用机理。 实验发现,超声波/零价铁对邻硝基氯苯溶液的降解具有明显的协同效应,超声波/零价铁协同降解邻硝基氯苯溶液是单独超声辐射降解效果的3倍,降解动力学呈现一级反应。实验确定了邻硝基氯苯超声波/零价铁联合降解的最佳条件:溶液pH=3.0,超声功率400 W时,50 mL浓度为75 mg/L的邻硝基氯苯溶液中零价铁的最佳加入量为0.10 g。


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