染料和氯酚水溶液的辐射降解研究
含氯酚类和染料类有机化合物的工业废水是两类常见的有机废水，此两类废水中所含的染料和氯酚均属于难生物降解的有毒有机污染物，由此而带来的环境污染问题已引起全社会的关注。目前，传统的废水处理工艺技术越来越难满足日益严格的环保要求，因此探索更为有效的降解及治理技术成为这一领域的重要课题。本研究以γ射线和电子束为辐照手段，对多种活性染料和4-氯酚水溶液在各种辐解条件下的降解及总有机炭TOC(Total Organic Carbon)和化学需氧量COD(Chemical oxygen demand)去除进行了较为系统的研究，考察了在辐照体系中过氧化氢和TiO2纳米粒子与辐射技术的协同作用，并对污染物的辐射降解机理进行了探索研究。论文的主要研究内容以下：
1、4-氯酚水溶液的γ射线和电子束辐照降解
利用γ射线和电子束辐照4-氯酚水溶液，研究4-氯酚在γ射线和电子束辐照下的降解特性，通过对辐照前后4-氯酚的紫外可见光谱、有机氯脱除率、4-氯酚的浓度、COD去除率、TOC去除和溶液pH的变化等参数的研究，探讨了吸收剂量、H2O2加入量、初始浓度、溶液pH值、TiO2纳米粒子的加入等因素对4-氯酚降解和矿化效果的影响。结果表明，γ射线和电子束辐照能有效降解和矿化水溶液中的4-氯酚，吸收剂量是影响4-氯酚降解和矿化的主要因素，吸收剂量为14.9 kGy，有机氯脱除率可达100％，COD去除率可达65.8％；H2O2的加入可以起到很好的促进降解和矿化作用，在吸收剂量为14.9 kGy时，6 mM的H2O2浓度可以将COD去除率提高25％以上，有机氯脱除率提高20％；TiO2纳米粒子的加入可以有效地提高其矿化率，2.5g/L的TiO2加入量时4-氯酚溶液的TOC去除率可从不含TiO2时的33％提高到90％。通过气相-质谱联用技术分析了4-氯酚在降解过程中主要的中间产物及其产生和降解规律，推断了其在自由基作用下的主要降解反应，阐述了4-氯酚的辐射降解和脱除反应机制。目前的研究表明，单靠辐射技术要有效地处理有机工业废水需要较大的吸收剂量，H2O2和TiO2纳米粒子与辐射的协同作用很好地促进了4-氯酚的降解和矿化，尤其是矿化率的极大提高为将来辐射技术在实际工业废水处理中的应用有较好的参考价值。
2、多种活性染料的γ射线和电子束辐照降解
以多种活性染料为具体研究对象，利用γ射线和电子束为辐照手段，研究水溶液中不同结构的活性染料在电子束辐照下的脱色、降解和矿化特性。通过染料水溶液受到辐照前后的紫外可见光谱以及染料浓度、COD和TOC、溶液pH值等的分析和测定，探讨了吸收剂量、初始浓度、H2O2加入量、溶液pH值和溶液在不同气体饱和下等主要辐照工艺参数和条件对染料降解和矿化效果的影响。结果表明，辐射技术能有效降解和矿化活性染料，染料降解率可达100％，COD去除率可达80％以上；H2O2的加入可以起到很好的促进降解和矿化作用，在吸收剂量为20.3kGy时，5mM的H2O2浓度可以将KNR降解率提高15％左右，COD去除率提高30％以上；染料分子的发色基团在很大程度上影响着电子束辐照所引起的染料降解率，染料分子中的苯环数与苯环结构可能是影响COD去除率的重要因素之一。通过研究，对影响染料的辐射降解和矿化的主要辐照工艺参数有了较为全面的了解，证明了射线辐照(尤其是电子束辐照)在处理印染废水中的实际应用可行性，提出了降低辐照吸收剂量的可能途径，为辐射技术处理实际印染废水提供了一定的研究基础。
3、活性染料刚果红的时间分辨反应动力学研究
利用激光闪光光解和脉冲辐解对活性染料刚果红的光降解和辐射降解反应动力学进行了研究。在激光闪光光解试验中得到了其纳秒级激光光解瞬态吸收光谱，计算得到e-aq与刚果红反应的速率常数。通过纳秒级脉冲辐解试验，得到了刚果红水溶液辐解瞬态吸收光谱，·OH、e-aq与刚果红反应的速率常数。刚果红与水辐解形成的两种主要活性粒子e-aq和·OH反应的速率常数都在109量级以上，进一步说明了用辐射的方法降解水体中染料的可行性。
电子束
中国科学院上海应用物理研究所
博士
核技术及应用
朱志远
2006
中文
X703.1
102
2011-05-25（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）