光催化降解有机物及动力学的研究

论文摘要

随着合成化学品的大量生成和使用,有机污染变得日益严重,对环境、生物和人类带来了巨大的危害,因此有机污染的修复愈来愈受到人们的重视。近年来,光催化技术已经成为世界各国科技界所关注的焦点,被称为高级氧化工艺或绿色环保技术。光催化材料在降解污染物方面有着得天独厚的优势和广阔的应用空间。表面活性剂是一类应用广泛的有机物,也是主要的污染物,为了研究光催化法对不同电荷类型表面活性剂的降解,实验在紫外光照射下,用TiO2光催化剂降解三种表面活性剂十二烷基磺酸钠（SDS）,阳离子表面活性剂十六烷基三甲基溴化铵（CTAB）和两性表面活性剂十八烷基甜菜碱（BS18）,同时探讨了TiO2光催化剂加入量,表面活性剂初始质量浓度及初始pH对光降解的影响及其动力学变化,得到满意的降解效果。三种表面活性剂降解行为符合准一级动力学规律,三种表面活性剂降解速率快慢顺序为：BS18>CTAB>SDS。SDS和BS18的最佳TiO2催化剂用量为1 g·L-1,而CTAB的最优用量为2 g·L-1：CTAB和BS18的光降解与初始质量浓度呈明显的负相关,质量浓度越大降解越慢,SDS则随初始质量浓度的增加而缓慢增大；CTAB和BS18在偏碱性条件下降解最快；而SDS在弱酸条件下具有最大的动力学降解速率。光催化技术在土壤污染物修复中的应用研究较少,缺乏系统及深入的研究。本文将光催化技术应用于土壤中苯酚的降解,实验在紫外光下用半导体催化材料TiO2对土壤中的苯酚污染物进行光催化降解,同时系统的探讨了TiO2投加量,苯酚浓度,土样厚度,土样粒径对降解效果的影响。结果显示：土壤中的苯酚污染物在光催化下得到降解,效果明显。降解行为符合准一级动力学规律；TiO2的加入进一步提高了降解速率,降解速率随催化剂质量浓度的增加而不断增加,其快慢顺序为0 wt%<0.5 wt%<1 wt%<2wt%,本实验得到的TiO2催化剂最佳掺杂量为1-2 wt%；苯酚光降解与初始质量浓度呈明显的反比关系,质量浓度越大降解越慢,降解的快慢顺序为50 mg·kg-1>100mg·kg-1>200 mg·kg-1,光催化降解对低浓度苯酚更有效；苯酚降解速率常数受土层厚度的影响较大,土壤越薄降解越快,降解快慢的顺序为2.0 mm>2.5 mm>3.0 mm：土壤质地影响有机物的光解,在小于2 mm的土壤中苯酚的降解最快,在整个光照时期不同土壤粒径苯酚的降解遵从下列顺序：小于2mm粒径土壤>小于1 mm粒径土壤>小于0.27mm粒径土壤,这些结果说明一定的土壤团粒结构因其合适的孔隙通气性和光透过性而有利于苯酚在土壤中的降解。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 文献综述
• 1.1 表面活性剂降解研究进展
• 1.1.1 表面活性剂分类及性质
• 1.1.2 表面活性剂污染
• 1.1.3 表面活性剂降解研究进展
• 1.2 酚类降解研究进展
• 1.2.1 酚类概述
• 1.2.2 酚类污染
• 1.2.3 酚类降解研究进展
• 1.3 光催化技术应用研究进展
• 1.3.1 水处理
• 1.3.2 空气净化
• 1.3.3 土壤修复
• 1.4 本文的研究意义、背景、目的和内容
• 第二章 表面活性剂光催化降解动力学研究
• 2.1 材料与方法
• 2.1.1 仪器与试剂
• 2.1.2 实验方法
• 2.1.3 分析方法
• 2.1.4 动力学模型
• 2.2 结果与讨论
• 2质量浓度的影响'>2.2.1 TiO₂质量浓度的影响
• 2.2.2 表面活性剂初始浓度的影响
• 2.2.3 溶液初始pH的影响
• 2.2.4 不同类型表面活性剂的降解特征及机理
• 2光降解机理初探'>2.2.5 表面活性剂TiO₂光降解机理初探
• 2.3 小结
• 第三章 光催化降解土中苯酚污染物的研究
• 3.1 材料与方法
• 3.1.1 材料
• 3.1.2 苯酚污染土样的制备
• 3.1.3 光照处理
• 3.1.4 分析过程
• 3.2 结果与讨论
• 2质量浓度的影响'>3.2.1 TiO₂质量浓度的影响
• 3.2.2 苯酚初始质量浓度的影响
• 3.2.3 土层厚度的影响
• 3.2.4 土层粒径的影响
• 2光降解机理探讨'>3.2.5 土中苯酚TiO₂光降解机理探讨
• 3.3 小结
• 第四章 结论
• 4.1 表面活性剂光催化降解及动力学研究
• 4.2 光催化降解土壤中苯酚污染物的研究
• 参考文献
• 致谢
• 作者简介