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水中有机污染物及其光催化降解技术研究

金星龙  
【摘要】: 水是最为宝贵的自然资源之一。然而,自二十世纪五十年代以来,全 球人口剧增,加之工业化、城市化以及农业机械化进程的加快,使得水资 源短缺和污染状况急剧恶化。人们期望能够通过保护环境来维持良好的生 存环境。叶绿素、血红蛋白、维生素及一些生物酶在自然界中起着举足轻 重的作用,其中心结构都是金属卟啉。人们发现通过金属卟啉可以模拟生 物体内的某些光反应从而降解有机污染物。这些过程可以在温和条件下利 用太阳能完成。光、水和金属卟啉组成一个模拟自然的体系,这就使得处 理有机污染物和保护生态环境和谐统一成为可能。 基于以上事实和思想,论文从分析检测饮用水中有机污染物和光催化 处理废水方面展开了一系列研究工作。论文分为四部分。 第一部分 水质状况、水质分析和废水处理 在中国西北部地区尤其是甘肃省部分干旱、半干旱地区,水资源短 缺日益严重。为了解决当地人畜饮水及农业灌溉问题,当地政府组织实施 了“121”雨水集流工程。本部分综合评述了水资源短缺和水污染,特别 是饮用水中有机物污染状况,总结了用于分析水中有机污染物的各种方法 及最新的检测手段,进一步分析了水中有机污染物对人类健康的影响。并 且综述了目前各种污染处理技术,特别论述了多相光催化技术的最新应用 及发展前景。 第二部分 色质联用分析检测雨水集流中的有机污染物 本部分利用色质联用分析检测了窖水中的有机物。水样取自榆中、 定西两县不同结构和位置的水窖。经液液萃取浓缩后,色质联用检测分析 发现,其中有八个系列有机化合物和含苯环及杂原子物质存在。从各项指 标来看,榆中水样的水质优于定西水样,庭院水样水质优于路边水。同时, 分析了污染物可能的来源,相应地提出了一些可行性建议。 第三郁分 高分于金瞩叶嘛光傅化性能研究 本部分工作是将高分子金属叶琳聚中位四*’,4’-联苯二磺酷基)氧 基苯基钻叶嗽用于多相光催化体系,在温和条件下成功地降解了有机染料 叶唆橙。通过对高压汞灯、碘钨灯和自然光等各种光源的比较研究,发现 在太阳光照射下,金属叶晰光催化氧化降解有机污染物的效率更高、速度 更快、降解更完全。实验发现,降解反应符合一级动力学方程,经光降解 反应后,染料溶液完全褪色。将此光催化剂用于混合染料、染料废水、化 工厂废水和生活污水的处理,结果表明脱色率平均可达68%,COD*的去 除率乎均可达58%。高分子金属叶琳利用太阳能光催化处理废水具有潜在 的实际应用价值 第四袂分 掺杂金瞩Tio:纳米粒于光侣化氧化降解叮糜橙 本部分以Fe(lll和Cr* 不同掺入量的TIOz半导体纳米粒子作为光 催化剂,对叮睫橙光催化氧化降解进行了研究。结果表明:微量Fe(Ill) 和Cf(ll)的掺入可明显提高TIO。的光催化活性;在刊(Ill)-TIO。体系中, 最佳掺入量为0.l%,而且中性介质和自然光有利于光催化氧化反应的进 行,反应3h后降解率可达97.75%;在Cr(ll卜TIOZ体系中,弱碱性介质和 自然光有利于光催化氧化反应,最佳掺入量为0刀5%,降解率可达87.54%。 同时,对混合染料和印染废水的光催化降解进行了研究。


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