非离子表面活性剂氧化降解动力学的研究

摘要

表面活性剂是精细化工的重要产品，素有“工业味精”之称，几乎渗透到一切技术经济部门。由于表面活性剂的广泛应用，对土壤和水环境造成了较为严重的污染，因此污染的处理和对环境的修复也越来越引起广泛关注。随着近年来化学治理方法的不断研究和推广，氧化剂也用于废水中顽固有机污染物的降解，包括表面活性剂尤其是非离子表面活性剂。其中常用的氧化剂包括高锰酸钾、氯、双氧水、Fenton试剂(H2O2/Fe2+)和臭氧。本论文应用光谱法研究了硫酸介质中，高锰酸钾氧化降解Span和Tween非离子表面活性剂的动力学性质。
　　 论文探讨了高锰酸钾、硫酸、非离子表面活性剂的浓度以及反应温度对Span80和Tween80氧化降解过程的影响。通过红外谱图分析，证明Span分子中存在的羟基基团和酯基基团是其被氧化降解的主要原因；通过对Tween80反应混合物浊点变化和红外光谱的分析，说明Tween分子中存在活性较高的氧乙烯结构单元，是其被高锰酸钾氧化降解的根本原因。在相同条件下，分别对Span20、Span40、Span60、Span80和Tween20、Tween40、Tween60、Tween80的氧化去除率进行了研究。为了研究催化剂对上述氧化降解体系的影响，本论文在商品纳米TiO2和自制备纳米ZnO、CdS、CuO等催化剂存在的条件下，探讨了高锰酸钾氧化降解TX-100的反应动力学，结果表明纳米金属氧化物的催化活性大小顺序为：CdS＞ZnO＞CuO＞TiO2。

目录

文摘

英文文摘

声明

第一章绪论

1.1引言

1.2非离子表面活性剂概述

1.2.1表面活性剂的性质和分类

1.2.2非离子表面活性剂的主要类型

1.3非离子表面活性剂的应用

1.3.1在煤浮选中的应用

1.3.2在洗毛中的应用

1.3.3在药剂中的应用

1.3.4在颜料表面处理中的应用

1.3.5对沥青性能的影响及在电极生产中的应用

1.3.6在废水处理中的应用

1.4非离子表面活性剂的环境危害

1.4.1非离子表面活性剂对生物的危害

1.4.2非离子表面活性剂对土壤环境的危害

1.4.3非离子表面活性剂对水环境的危害

1.4.4非离子表面活性剂废水的特点

1.5表面活性剂污水处理技术现状与发展

1.5.1表面活性剂废水的物理处理方法

1.5.2表面活性剂废水的生物处理方法

1.5.3表面活性剂废水的化学处理方法

1.6化学动力学概述

1.6.1化学动力学的研究内容和方法

1.6.2化学动力学分析的意义和应用

1.6.3化学反应速率的测定方法

1.7本论文研究的目的和意义

第二章Span类非离子表面活性剂的氧化降解动力学

2.1 Span类非离子表面活性剂结构特点

2.2实验方法

2.2.1实验试剂

2.2.2实验仪器与设备

2.2.3氧化降解动力学测定

2.2.4紫外可见吸收光谱测定

2.2.5红外光谱分析

2.3结果与讨论

2.3.1高锰酸钾氧化降解Span20，40，60，80的紫外吸收光谱

2.3.2高锰酸钾浓度对氧化降解Span80速率常数的影响

2.3.3 Span80浓度对氧化降解速率常数的影响

2.3.4硫酸浓度对氧化降解Span80速率常数的影响

2.3.5温度对氧化降解Span80速率常数的影响

2.3.6 Span类表面活性剂与其氧化降解产物的红外光谱对照图

2.3.7高锰酸钾对Span类非离子表面活性剂去除率比较

2.4本章小结

第三章Tween类非离子表面活性剂的氧化降解动力学

3.1 Tween类非离子表面活性剂结构特点

3.2实验方法

3.2.1实验试剂

3.2.2实验仪器与设备

3.2.3氧化降解动力学测定

3.2.4紫外可见吸收光谱测定

3.2.5红外光谱分析

3.3结果与讨论

3.3.1高锰酸钾氧化降解Tween-20，40，60，80的紫外吸收光谱

3.3.2高锰酸钾浓度对氧化降解Tween80速率常数的影响

3.3.3硫酸浓度对氧化降解Tween80速率常数的影响

3.3.4 Tween80浓度对氧化降解速率常数的影响

3.3.5温度对高锰酸钾氧化降解Tween80速率常数的影响

3.3.6高锰酸钾氧化降解Tween80的本质

3.3.7 Tween80与氧化降解产物红外光谱对照图

3.3.8高锰酸钾对Tween类非离子表面活性剂的去除率

3.4本章小结

第四章纳米金属氧化物对高锰酸钾氧化降解TX-100的催化作用

4.1实验方法

4.1.1实验试剂

4.1.2实验仪器

4.1.3氧化降解动力学测定

4.1.4纳米氧化锌的制备

4.1.5纳米氧化铜的制备

4.1.6纳米硫化镉的制备

4.1.7紫外可见吸收光谱测定

4.1.8扫描电子显微镜(SEM)图谱

4.1.9 X-射线粉末衍射

4.2结果与讨论

4.2.1纳米金属氧化物XRD分析

4.2.2纳米金属氧化物的SEM表征

4.2.3高锰酸钾氧化降解TX-100的紫外可见吸收光谱

4.2.4催化剂对高锰酸钾氧化TX-100去除率的影响

4.2.5催化剂对化学反应速率常数的影响

4.3小结

第五章总结与展望

参考文献

致谢

攻读硕士学位期间发表的论文