金属配合物交联合成及氧化降解偏二甲肼废水

摘要

随着环境污染日益严重，对绿色化工的要求也越来越紧迫。随着火箭主体燃料偏二甲肼废水量的增加，也使得对其的处理技术受到越来越多的关注。则急需一种高效、绿色的催化剂来避免处理偏二甲肼废水时对环境的二次污染。本文采用了湿式催化氧化法配合生物高分子载体金属催化剂来处理中等浓度的偏二甲肼废水。本实验采用壳聚糖载体金属催化剂和改性壳聚糖载体金属催化剂进行系列实验来挑选最佳催化剂载体和最佳的反应条件，由此得出最佳工艺及其操作条件。
　　通过壳聚糖和不同金属离子制备成催化剂进行偏二甲肼废水降解反应，筛选出铜离子和钴离子可以作为催化剂活性中心，其对偏二甲肼的降解都具有显著的效果，降解率均大于60％。对同种金属阳离子不同种阴离子盐制备的催化剂进行偏二甲肼废水降解反应，得出结论:制备过程中阴离子的种类对催化剂的活性的影响不大。但是由于壳聚糖自身的酸性可溶性的缺点，不能满足在降解偏二甲肼过程中稳定存在的要求。
　　为减少催化剂中有效组分的流失，提高其催化性能，将壳聚糖负载在惰性载体SiO2上。用改性后的载体制备的不同活性中心的催化剂中，铜系列催化剂中活性最好的是Cu-Zn@CS-SiO2，其COD的去除率是87.38％，NDMA残留量为0.31mg/L，UDMH去除率是100％;钴系列催化剂中活性最好的是Co-Cu@CS-SiO2，其COD的去除率是84.18％，NDMA残留量为4.90mg/L，UDMH去除率是100％。通过对两个系列催化剂的研究，锌离子和锰离子作为辅助离子对偏二甲肼降解过程中产生的有毒性NDMA的降解率高。研究催化活性最好的Cu-Zn@CS-SiO2催化剂性能得出，反应中H2O2最佳的加入量是3mL;最适反应温度为65℃;催化剂可重复使用次数最多达到六次。通过SEM、EDX、FTIR和XRD表征分析，得到了催化剂的可能的结构。Fe(Ⅲ)和载体间是六配位化合物，分别是和两个O原子、两个N原子和两个水分子的配位。其他的金属离子Cu(Ⅱ)、Zn(Ⅱ)、Mn(Ⅱ)、Co(Ⅱ)、Ni(Ⅱ)和载体间是四配位化合物，分别是和一个N原子，其他三个配位是和水或者-OH的配位。

目录

声明

摘要

第一章 文献综述

1．1 研究背景及其意义

1．2 偏二甲肼废水的研究现状

1．2．1 偏二甲肼的物化性质

1．2．2 常用物理法及其特点

1．2．3 常用化学法及其特点

1．2．4 常用生物法及其特点

1．2．5 新型处理方法及其特点

1．3 催化剂载体的概述

1．3．1 催化剂载体定义

1．3．2 非均相催化剂载体的分类及应用

1．3．3 生物高分子类载体

1．4 壳聚糖金属配合物催化剂的研究现状

1．4．1 CS金属配合物及其应用

1．4．2 CS-SiO2金属配合物及其应用

1．5 本文研究目的及内容

1．4．1 研究目的

1．4．2 研究内容

第二章 壳聚糖金属配合物催化剂的制备及其降解偏二甲肼废水的研究

2．1 实验所用药品及仪器

2．1．1 实验试剂

2．1．2 实验仪器与设备

2．2 实验方法

2．2．1 不同金属阳离子催化剂的制备

2．2．2 不同阴离子金属盐制备催化剂

2．2．3 壳聚糖金属配合物催化剂降解偏二甲肼废水的实验

2．2．4 主要的分析指标及分析方法

2．3 结果与讨论

2．3．1 不同阴离子金属盐对催化剂活性的影响

2．3．2 与不同金属离子螫合对降解偏二甲肼的影响

2．3．3 催化剂催化反应条件优化

2．4 小结

第三章 改性壳聚糖做载体的研究

3．1 改性壳聚糖的方法概述

3．1．1 酰基化改性

3．1．2 烷基化改性

3．1．3 醚化改性

3．1．5 酯化改性

3．1．6 壳聚糖季铵盐化

3．1．7 壳聚糖接枝共聚反应

3．1．8 复合改性法

3．2 实验所用药品及仪器

3．2．1 实验试剂

3．2．2 实验仪器与设备

3．3 实验方法

3．3．1 二氧化硅负载壳聚糖实验

3．3．2 改性后载体制备催化剂实验

3．3．3 主要的分析指标及分析方法

3．3．4 催化剂的表征

3．4 结果与讨论

3．4．1 两种载体分别负载同种金属离子催化剂对降解偏二甲肼的比较

3．4．2 催化剂载体表征分析

3．5 小结

第四章 金属配合物交联合成及氧化降解偏二甲肼废水

4．1 实验所用药品及仪器

4．1．1 实验试剂

4．1．2 实验仪器与设备

4．2 实验方法

4．2．1 催化剂的制备

4．2．2 改性壳聚糖金属配合物催化剂降解偏二甲肼废水的实验

4．2．3 不同因素对偏二甲肼降解效果的影响实验

4．2．4 主要的分析指标及分析方法

4．2．4 催化剂的表征

4．3 结果与讨论

4．3．1 铜离子为活性中心的催化剂对降解偏二甲肼的影响

4．3．2 钴离子为活性中心的催化剂对降解偏二甲肼的影响

4．3．3 催化剂性能的研究

4．3．4 催化剂的表征分析

4．3．5 催化剂结构

4．4 小结

第五章 总结

参考文献

攻读硕士学位期间取得的学术成果

致谢