羟胺强化纳米零价铁活化过硫酸盐降解对羟基苯甲酸甲酯的研究
对羟基苯甲酸甲酯(MP)是食品、药品和个人护理产品中广泛使用的防腐剂和抗菌剂，随着此类物质的大量使用和不合理排放而带来的环境污染和人体健康问题也引发了越来越多的关注。基于硫酸根自由基的高级氧化技术在有机污染物降解方面展现出了优良的性能，在众多的过硫酸盐活化方法中，零价金属如纳米零价铁活化过硫酸盐已成为研究的热点，然而该体系中Fe2+的再生问题是过硫酸盐活化和污染物降解的限速步骤，因此本研究旨在通过将还原剂羟胺(HA)加入到nZVI/PDS体系中以促进Fe3+/Fe2+的循环进而加速污染物的降解速率。 首先，以MP降解率为主要指标，通过单因素试验考察了nZVI/PDS体系中各因素对MP降解的影响，并采用响应面法对工艺参数进行了优化，得到的最佳试验条件为:溶液初始pH值2.75，PDS投加量2.18mM，nZVI投加量2.87mM，此条件下的降解率可达95.62％。另外，研究了水体中常见的无机阴离子如Cl-、NO3-、SO42-、CO32-和HPO42-，以及大分子有机物腐殖酸对污染物降解的影响。结果表明，除Cl-以外，其它物质均会通过自由基淬灭及其他作用而对MP的降解产生抑制作用。 其次，探究了HA/nZVI/PDS体系中HA投加时间、HA投加量、nZVI投加量、PDS投加量以及溶液初始pH对MP降解的影响，并通过测定反应过程中的pH变化、Fe2+和Fe3+浓度变化对引起MP降解的原因进行了详细阐述。通过单因素试验得到的最佳条件为:HA投加量1mM、投加时间为反应第60min、nZVI投加量1mM、PDS投加量2mM、溶液初始pH值3，此条件下的MP降解率可达94.26％，与nZVI/PDS体系在最佳条件下的降解水平几乎相同。另外，当pH大于3时，与无HA的体系相比，反应初始投加HA的体系中MP降解率有了显著的提高，即HA的加入可以大大拓宽该体系的有效pH范围。 再次，通过EPR测试和自由基淬灭试验确定了SO4·-和·OH同时作用于污染物的降解，且在酸性条件下以SO4·-为主。nZVI的循环利用试验表明随着零价铁使用次数的增加，由于表面氧化物的覆盖使MP降解效果不断下降。 最后，进行了矿化试验，结果表明HA的加入可在一定程度上提高nZVI/PDS体系的矿化率，但TOC降解率始终低于MP降解率，说明污染物并没有彻底转化为CO2和H2O。对MP降解过程中生成的中间产物进行检测，根据检测结果推测出了多种可能的中间产物并探讨了污染物的降解历程，分析得到羟基化是MP降解的最主要的途径，同时也伴随着脱羧反应和脱氢偶联作用的进行。
纳米零价铁;过硫酸盐;对羟基苯甲酸甲酯;有机污染物降解;高级氧化技术
北京化工大学
硕士
环境科学与工程
刘研萍
2021
中文
X703
2021-09-28（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）