废旧铝制金属材料处理水体中有机胂污染物的研究

摘要

广泛存在于自然水体和工业废水中的无机砷具有毒性和致癌性，被列为优先控制污染物。苯胂酸类有机化合物被广泛用作动物饲料添加剂以促进牲畜业的经济增长。这些化合物摄取到动物体内后大部分不会被代谢分解，保持其化学结构不变，并通过尿液和粪便等废物排泄到环境中，随后经过生物化学转化会释放出有毒的无机砷物种到环境中。尽管一些传统和新型技术可用于含无机砷水体的处理，但是这些技术还有待升级改进，且反应机理尚需进一步完善。 本论文首先研究了零价铝箔(ZVAl)/H+氧化体系对p-ASA为有机胂模型污染物的氧化降解能力；然后通过SEM、XRD、ICP等技术分析废旧铝制易拉罐金属材料(AlBCs)的组成成分，考察AlBCs和AlBCs/Fe(Ⅱ)体系对水体中有机胂污染物的的氧化去除能力。并考察了表面氧化层、溶液pH、气体氛围条件、Fe(Ⅱ)、乙醇等对其氧化降解效果的影响。结果表明：零价铝能够将p-ASA分子氧化降解，且As(V)/As(Ⅲ)是其主要的降解产物；氧化降解过程受溶液pH、气体氛围等条件的影响较大，氧气是体系中产生活性物质的关键。并且Fe(Ⅱ)能够有效提高铝箔和易拉罐金属材料对p-ASA的降解率。此外，根据电子自旋-ESR分析和荧光光谱技术自由基捕获实验，提出了可能的p-ASA降解机理：p-ASA的降解主要是伴随零价铝的腐蚀反应产生的强氧化性的羟基自由基（-OH）的作用。 在AlBCs/Fe(Ⅱ)体系中，Fe(Ⅱ)不仅能够通过Fenton反应有效的将H2O2催化转化为-OH，而且能够与Al(Ⅲ)一起作为絮凝剂固定去除剧毒性的无机砷类物质。有机胂降解后产生的剧毒无机砷类化合物可以通过调节pH使其通过共沉淀的形式从溶液中去除。此外，与其他高级氧化技术在能量效率和TOC去除率上进行了比较，该研究为有机砷污染物的高效降解和剧毒无机砷物种的固定脱除领域提供了一种廉价和环境友好的技术。

目录

声明

第一章 绪论

1.1高级氧化技术概述

1.1.1 传统高级氧化技术

1.1.2 新型高级氧化技术

1.2 活泼金属氧化体系

1.2.1零价铁及纳米零价铁的在水处理中的应用

1.2.2 零价铁与其他金属的协同作用

1.2.3 零价铝在水处理中的应用

1.3砷污染研究现状

1.3.1 砷的性质、来源及危害

1.3.2 有机胂化合物的使用现状

1.3.3 有机胂在环境中的迁移与转化

1.3.4 有机胂污染物的降解技术研究现状

1.3.5 水体中砷的去除技术研究现状

1.4课题的提出与研究内容

第二章 实验材料与分析

2.1实验药品材料

2.2实验仪器与设备

2.3测定方法与计算

2.3.1水体中无机砷浓度的测定

2.3.2溶液中H2O2的浓度测定及标准曲线的绘制

2.3.3溶液中Fe(Ⅱ)及总铁浓度的测定

2.3.4溶液中·OH浓度的测定方法

2.3.5总有机碳的测定

2.3.6铝合金材料及反应体系中金属离子种类及浓度测定

2.3.7铝制易拉罐合金材料表面形貌的测定

2.3.8铝制易拉罐材料的晶体结构的测定

2.3.9沉淀物的元素组成及晶型结构的测定

第三章 铝箔在降解水体中有机胂的研究

3.1引言

3.2 实验部分

3.3 铝箔降解水体中有机胂污染物的研究

3.3.1 铝箔对有机胂p-ASA的降解能力探究

3.3.2 气体氛围条件对铝箔降解有机胂效率的影响

3.3.3 pH对铝箔降解有机胂效率的影响

3.3.4 活性物质的检测

3.3.5 Fe(Ⅱ)对铝箔降解有机胂效率的影响

3.4机理探究

3.5本章小结

第四章 废旧铝制金属材料降解水体中有机胂的研究

4.1 引言

4.2 实验部分

4.3 实验结果与讨论

4.3.1 铝制易拉罐成分及所含金属杂质分析

4.3.2 铝制易拉罐与零价铝箔降解效率的比较

4.3.3 氧化层对铝制易拉罐降解有机胂效率的影响

4.3.4 初始pH对铝制易拉罐降解有机胂效率的影响

4.4本章小结

第五章 铝制易拉罐材料/Fe(Ⅱ)体系降解水体中有机胂的研究

5.1 引言

5.2 实验部分

5.3 结果与讨论

5.3.1 AlBCs/Fe(Ⅱ)体系降解水体中有机胂的效率研究

5.3.2 有机胂的初始浓度对AlBCs/Fe(Ⅱ)体系降解有机胂效率的影响

5.3.3 气体氛围条件对AlBCs/Fe(Ⅱ)体系降解有机胂效率的影响

5.3.4 Fe(Ⅱ)的初始浓度对AlBCs/Fe(Ⅱ)体系降解有机胂效率的影响

5.3.5 初始pH值对AlBCs/Fe(Ⅱ)体系降解有机胂效率的影响

5.3.6 水质对AlBCs/Fe(Ⅱ)体系降解有机胂效率的影响

5.3.7 TOC在降解过程中的变化

5.3.8 剧毒产物的环境友好性处理措施

5.4本章小结

结论与展望

参考文献

攻读硕士学位期间取得的研究成果

致谢