两种复杂环境样品特征污染物研究

摘要

随着全球经济的发展，环境污染问题日益加重，对环境中典型污染物的研究引起了越来越多的学者和专家的关注。本研究主要围绕来自于垃圾焚烧电厂的飞灰和偶氮染料废水进行了较为系统的分析，为综合治理这两种复杂环境污染物提供了重要的思路。
　　在我国，飞灰的产生量正在逐年上涨，除此之外，飞灰的性质具有不确定性，因此对其治理和应用的难度也正在逐步上升。其中，飞灰中的污染物组成是影响其进一步资源化利用的关键因素。本论文中，我们对位于山东省的循环流化床生活垃圾焚烧热电厂进行了飞灰采样，并且对其进行了一系列性质表征。结果显示，此热电厂飞灰的稳定性和综合利用主要受它们本身碱度和全盐量的影响。由于生活垃圾中废旧碱性电池的存在，使得飞灰中金属Zn的浓度较高，超过了国家标准的限定值。不同于先前的研究，此飞灰样品的主要晶体组成是SiO2，CaSO4和Fe2O3，浸出液中的主要离子是Na+，K+，SO42-和Cl-，重金属离子浓度较低。通过热力学分析，飞灰中还存有一定量的残余碳。在对飞灰中的有机物进行研究时，发现主要的有机物组成是低环的PAHs，高氯取代的PCDDs和低氯取代的PCDFs。在PAHs中，苯并(b)荧蒽(BbF)和苯骈(a)芘(BaP)的毒性当量值占总量的60％以上。PCDFs的总量超过了PCDDs的总量，并且它们在飞灰和烟气中的分布与分子的氯化程度线性相关，随着分子中氯原子数目的增加，PCDFs趋向于气相分布，而PCDDs在飞灰和烟气中的含量都线性升高。综上所述，飞灰中的重金属，PAHs和PCDD/Fs含量基本符合国家标准。pH值，全盐量以及Cr含量是在飞灰深度资源化利用过程中应该着重关注的方面。
　　众所周知，偶氮染料废水中含有众多的有机污染物，能够对人类产生直接或者间接性的危害，在本研究中我们通过机械球磨的方法制各了Al95Cu5金属置换固溶体，在表征材料本身的同时，也对其在高盐高碱环境下超快速还原降解偶氮染料酸性红3R进行了系统研究，包括反应的影响因素，作用机制以及最终产物分析。通过实验我们发现Al95Cu5金属固溶体在降解染料分子过程中组成了微电池零级反应体系，在此系统中，Al充当电池的负极，Cu充当电池的正极，在负极产生的Al(OH)3通过絮凝作用将部分染料分子沉降，同时在H2溢流的作用下，正极产生的[H]能够快速到达反应活性点，破坏分子中的-N=N-键和-C-N-键，将大分子有机物转换成含有苯环的小分子物质。此研究为高盐度，高浓度，高碱性偶氮染料废水的去除提供了重要的理论基础和研究思路。

目录

声明

摘要

第一章 引言

1．1 环境中的污染物

1．1．1 环境中污染物的种类

1．1．2 环境中污染物的危害

1．1．3 环境中污染物的防治

1．2 飞灰概述

1．2．1 飞灰的产生

1．2．2 飞灰的危害

1．2．3 飞灰的治理

1．3 偶氮染料废水的概述

1．3．1 染料的分类

1．3．2 偶氮染料废水的特点和危害

1．4 偶氮染料废水的处理方法

1．4．1 物理方法

1．4．2 化学方法

1．4．3 生物方法

1．5 论文立题的目的与意义

1．5．1 循环流化床焚烧市政垃圾固体残留物的特征分析

1．5．2 双金属纳米颗粒对偶氮染料的超快速降解

第二章 实验仪器与表征方法

2．1 实验试剂

2．2 实验仪器

2．3 实验中主要的表征手段

2．3．1 X射线粉末衍射仪(XRD)

2．3．2 总有机碳分析仪(TOC)

2．3．3 高分辨透射电镜(HRTEM)

2．3．4 电感耦合等离子体质谱(ICP-MS)

2．3．5 离子色谱(IC)

2．3．6 液相色谱-质谱联用(LC-MS)

第三章 循环流化床焚烧市政垃圾固体残留物的特征分析

3．1 实验部分

3．1．1 取样

3．1．2 实验表征

3．2 飞灰的含水量和全盐量分析

3．3 飞灰的元素组成

3．4 飞灰中的重金属分析

3．5 飞灰的形貌特征

3．6 飞灰的热力学特性

3．7 飞灰的晶体组成

3．8 飞灰的浸出实验

3．9 飞灰中有机物分析

3．9．1 飞灰样品中的PAHs分析

3．9．2 飞灰样品中的PCDD／Fs分析

3．10 本章小结

第四章 双金属纳米颗粒对偶氮染料的超快速降解

4．1 实验部分

4．1．1 Al95Cu5合金的制备

4．1．2 Al95Cu5合金对偶氮染料活性红3R的超快速降解实验

4．1．3 Al95Cu5合金对偶氮染料3R降解实验的表征手段

4．2 Al95Cu5合金的表征

4．2．1 Al95Cu5合金的XRD谱图分析

4．2．2 Al95Cu5合金的SEM-HRTEM谱图分析

4．3 Al95Cu5合金超快速降解儡氮染料3R的影响因素

4．3．1 初始pH值对活性红3R脱色效果的影响

4．3．2 盐类对活性红3R脱色效果的影响

4．3．3 活性红3R溶液的初始浓度对脱色效果的影响

4．4 Al95Cu5合金超快速降解偶氮染料3R的机理研究

4．4．1 反应后Al95Cu5的SEM／HRTTEM谱图分析

4．4．2 Al95Cu5合金超快速降解偶氮染料的机理分析

4．5 Al95Cu5合金降解偶氮染料3R的降解途径及产物分析

4．5．1 Al95Cu5合金对活性红3R降解液的Uv-vis谱图分析

4．5．2 Al95Cu5合金对活性红3R降解液的FTIR谱图分析

4．5．3 Al95Cu5合金对活性红3R降解液的LC-MS谱图分析

4．6 本章小结

第五章 结论

参考文献

致谢

硕士期间成果