固体氧化剂在不同活化体系中对偶氮染料氧化降解反应的研究

摘要

本文使用三种不同的活化体系草酸铁配合物(Fe(Ⅲ)-OA)、EDTA铁配合物(Fe(Ⅲ)-EDTA)和四乙酰乙二胺（TAED）分别催化H2O2、过硫酸钠(SPS)、过碳酸钠(SPC)和过硼酸钠(SPB)等四种氧化剂对偶氮染料活性红195进行氧化降解反应，重点考察了活化体系的性质、氧化剂浓度和反应条件（如温度、pH值和辐射光等）以及无机盐和表面活性剂等染料降解反应的影响。然后分别使用总有机碳(TOC)测定、紫外可见光谱、(ESR)技术和自由基鉴定实验等手段分析了染料在上述不同活化体系中氧化降解机理，最后比较氧化剂在不同活化体系中对偶氮染料的氧化降解性能。结果表明，三种活化体系对四种氧化剂均表现出显著的活化作用，并促使染料发生快速氧化降解反应。对于Fe(Ⅲ)-OA和Fe(Ⅲ)-EDTA体系，适当提高氧化剂、草酸或和EDTA以及Fe3+浓度、升高反应温度或引入辐射光对染料降解反应均具有促进作用，但是无机盐和表面活性剂均会抑制染料的降解反应。TAED体系也能活化四种氧化剂对偶氮染料进行氧化降解反应，适当提高TAED浓度、升高温度和pH值对染料降解反应具有明显的促进作用，但是其对辐射光的依赖性小，在碱性条件下具有好的活化作用。值得说明的是，TAED体系对四种氧化剂的活化机理与Fe(Ⅲ)-OA和Fe(Ⅲ)-EDTA体系显著不同，难以产生对染料具有高氧化性的氢氧自由基等，限制了染料发生矿化反应。此外，在有辐射光和酸性条件下Fe(Ⅲ)-OA和Fe(Ⅲ)-EDTA体系表现出比TAED体系更优良活化作用，而在无辐射光和碱性条件下TAED体系的活化作用更佳。更重要的是，三种固体催化剂在上述三种活化体系中能够表现出与H2O2相当的氧化降解能力，这为它们作为更加安全和使用方便的氧化剂以替代H2O2提供了可能性。

目录

声明

摘要

第一章 前言

1．1 染料及其废水的研究背景

1．1．1 偶氮染料的分子结构与应用性质

1．1．2 偶氮染料对生态环境和人体的危害

1．1．3 偶氮染料废水的特点

1．2 偶氮染料废水的处理技术

1．2．1 物理法

1．2．2 生物法

1．2．3 化学法

1．3 关于高级氧化技术

1．3．1 高级氧化技术的提出

1．3．2 高级氧化技术的特点和分类

1．4 Fenton反应氧化技术

1．4．1 关于Fenton反应

1．4．2 Fenton反应的影响因素

1．4．3 基于草酸铁体系的Fenton反应及其应用

1．4．4 Fenton反应存在的缺陷

1．5 基于固体氧化剂的高级氧化技术及其在水环境净化中的应用

1．5．1 过硫酸盐及其活化

1．5．2 基于过碳酸盐的高级氧化技术

1．5．3 基于过硼酸盐的高级氧化技术

1．6 乙二胺四乙酸在Fenton氧化技术中的应用

1．7 四乙酰乙二胺的特性及其活化作用

1．8 问题的提出

1．9 主要研究内容

1．10 本课题的目的和意义

第二章 实验部分

2．1 材料与试剂

2．1．1 实验试剂

2．1．2 有机染料

2．2 实验仪器

2．3 实验方法

2．3．1 光化学反应器

2．3．2 染料的光催化降解反应

2．3．3 反应动力学常数与活化能的测定

2．4 分析测试方法

2．4．4 电子自旋共振(ESR)测定

第三章 结果与讨论

3．1．1 氧化剂浓度的影响

3．1．2 Fe3+浓度的影响

3．1．3 草酸浓度影响

3．1．4 光辐射的影响

3．1．5 初始pH值的影响

3．1．6 温度的影响

3．1．7 无机盐的影响

3．1．8 表面活性剂的影响

3．1．9 不同活性染料的影响

3．1．10 偶氮染料的降解机理分析

3．2 四种氧化剂对Fe(Ⅲ)-EDTA体系中偶氮染料氧化降解的反应

3．2．1 光辐射的影响

3．2．2 氧化剂浓度的影响

3．2．3 Fe3+浓度的影响

3．2．4 EDTA浓度的影响

3．2．5 初始pH值的影响

3．2．6 温度的影响

3．2．7 无机盐的影响

3．2．8 表面活性剂的影响

3．2．9 偶氮染料的降解机理分析

3．3 四种氧化剂对四乙酰乙二胺(TAED)体系中偶氮染料氧化降解的反应

3．3．1 光辐射的影响

3．3．2 TAED浓度的影响

3．3．3 初始pH值的影响

3．3．4 温度的影响

3．3．5 偶氮染料的降解机理分析

3．4 四种氧化剂对三个活化体系中偶氮染料的氧化作用比较

第四章 结论

参考文献

发表论文和参加科研情况

致谢