论文摘要
论文为上海市自然基金项目（10ZR1420700）的重要组成部分，并得到了上海市研究生创新基金项目（JWCXSL1022）及微创基金项目的资助。本研究以乙酰甲胺磷为底物，首先对磷钼蓝分光光度法及光催化降解反应器进行了改进。在此基础上，对降解过程中的多种影响因素进行了研究，并通过响应曲面试验对乙酰甲胺磷UV-TiO2/类Fenton光催化降解过程进行了优化，进而对降解过程的反应动力学进行了研究。主要研究结果如下：磷钼蓝分光光度法的改进。研究了检测波长、显色反应条件、共存离子等因素对测定结果的影响，并与国标GB/T6913-2008比较了检测灵敏度、准确度、精密度、稳定性。研究表明当检测波长为890nm；反应体系为2.0mL钼酸铵溶液（26g/L）、1.0mL抗坏血酸溶液（100g/L）并添加0.4g/L EDTA；45℃水浴条件下显色10min时，测定吸光度与质量呈线性关系，PO43-的量在0～160μg范围内符合比耳定律，磷酸盐测定回归方程为Y=0.00453X-0.00229，相关系数（R2）=0.999，表观摩尔吸光系数为2.118×104L/（mol·cm），方法回收率为95.20%～102.10%。此方法操作简单，可满足有机磷农药残留量的检测要求。光催化降解反应器的优化。对有机磷农药的纳米TiO2光催化反应器的光源、反应器结构及两者之间的结合方式、反应器材质等影响因素进行了研究。以石英材质加工冷阱部分、钠钙玻璃加工外层反应瓶的内照式反应器配以450W、主波长365nm的高压汞灯搭建的反应平台，经评估，反应60min可使乙酰甲胺磷农药降解率达96.55%。纳米TiO2-UV光催化降解乙酰甲胺磷的可行性研究。就高压汞灯照射时间及照射方式、催化剂种类及用量、pH值、反应温度、乙酰甲胺磷初始浓度等对光催化降解效率的影响进行了研究，并探索了催化剂的重复利用。当乙酰甲胺磷的起始浓度为20mg/L，添加0.1g/L的纳米TiO2（德国P25），温度控制在25℃，调节反应体系的pH为11时，以高压汞灯持续照射80min即可实现对乙酰甲胺磷99.9%的光催化降解。在此基础上进一步探讨外界条件的影响，重点就通入气体、外加H2O2、添加铁离子、铜离子及其与H2O2的复配效果、添加乙醇和丙酮等对乙酰甲胺磷光催化降解过程的影响进行了研究。结果表明，氧气比例相对较高的反应气体比例、添加H2O2、Fe3+、Cu2+能促进乙酰甲胺磷的光催化降解；而乙醇、丙酮的添加不利于乙酰甲胺磷的光催化降解。在前期确定的乙酰甲胺磷的UV-纳米TiO2反应体系中，当反应体系中的氧气比例达80%时，添加0.2mmol/L的Cu2+和10mmol/L的H2O2时，仅反应20min后，乙酰甲胺磷的光催化降解率即可达98.03%。在单因素试验的基础上，应用响应面法对乙酰甲胺磷纳米TiO2-UV/类Fenton光催化降解过程中纳米TiO2添加量、农药初始浓度、添加类Fenton试剂及反应时间等因素进行了优化，建立并验证了所得到的预测模型。结果表明，乙酰甲胺磷纳米TiO2-UV/类Fenton光催化降解过程可应用所建立的二次多项回归拟合方程进行预测，模型拟合良好；同时，除类Fenton组成比例与乙酰甲胺磷初始浓度之间无交互作用外，其他各因素之间均存在显著交互作用；计算得到的优化工艺条件为：纳米TiO2添加量0.1g/L、H2O2:Cu2+添加比例26.34、乙酰甲胺磷初始浓度23.09mg/L、光照时间25.42min，在此条件下，乙酰甲胺磷降解率预测值为100.41％，验证值为99.99%。说明响应面法对筛选光催化降解工艺条件，提高光催化降解效率是十分有效的。乙酰甲胺磷光催化降解过程符合Langmuir-Hinshwood动力学规律。即随底物浓度减少，反应级数的变化为由零级反应逐渐过渡到一级反应。就催化剂用量、温度、初始pH、反应体系中气体比例对20mg/L乙酰甲胺磷光催化降解过程的影响而言，均符合零级反应动力学；添加H2O2及Cu2+对20mg/L乙酰甲胺磷光催化降解过程的影响较符合一级反应动力学方程。
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相关论文文献
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- [2].纳米TiO_2-UV光催化降解乙酰甲胺磷影响因素的研究[J]. 应用化工 2012(09)