不同来源腐殖酸及其与Fe(Ⅲ)体系光降解水中污染物的研究

摘要

在自然水体中，Fe(Ⅲ)的分布非常广泛，其和水体中的一些吸光物质产生的H2O2组成的Fe(Ⅲ)/H2O2系统对有机污染物的降解影响的研究目前还相对较少。腐殖酸(humic acids，HA)作为自然环境中重要的吸光物质之一，来源广泛，结构复杂，对污染物在自然环境中的迁移转化具有重要影响。因此，本论文首先考察了2种不同来源的腐殖酸对有机染料活性艳兰(KN-R)在Fe(Ⅲ)/H2O2系统中降解的影响，其次研究了4种不同来源的腐殖酸及其与Fe(Ⅲ)的络合体系对除草剂2，4-二氯苯氧乙酸(2，4-dichlorophenoxyacetic acid，2，4-D)光解的影响，并初步探索不同光照体系中的光解机理。获得如下结果:
　　(1)在模拟太阳光的照射下(λ＞400nm)，KN-R在Fe(Ⅲ)/H2O2系统中的降解主要是由于Fe(Ⅲ)/H2O2体系生成了羟基自由基(·OH);溶液pH对KN-R在Fe(Ⅲ)/H2O2系统中降解的影响表现为随着溶液pH从3增加到5，KN-R的降解率从60.6％降低至43.9％;然而，加入HA后，KN-R在Fe(Ⅲ)/H2O2系统中的降解率随着pH的升高(3-5)却出现了增加的趋势，从70.4％升至78.9％，这一方面说明自然水体中HA的存在，促进了污染物在Fe(Ⅲ)/H2O2系统中的光降解，另一方面，HA的存在使得水体中污染物发生光降解的pH拓展到较宽的范围，从而影响污染物在天然水体环境中的迁移转化。
　　(2)通过添加羟基自由基猝灭剂KI以及KN-R在不同的体系中降解动力学实验显示:在模拟太阳光的照射下(λ＞400nm)，KN-R在Fe(Ⅲ)/H2O2/HA系统中的降解机理主要包括4个途径，分别为:被Fe(Ⅲ)/H2O2系统产生的羟基自由基降解，约占33.3％;被Fe(Ⅲ)/H2O2/HA系统产生的羟基自由基降解，约占38.9％;被腐殖酸或Fe(Ⅲ)和腐殖酸形成的络合物吸附，约占5.6％;被Fe(Ⅲ)/H2O2/HA系统产生的其他活性物质降解，约占22.2％。其中，由羟基自由基导致的活性艳蓝降解占据降解总量的72.2％。
　　(3)在模拟太阳光的照射下(λ＞400nm)，2，4-D在不同来源腐殖酸溶液中或者腐殖酸与铁络合体系溶液中光解均遵循准一级动力学过程，2，4-D在四种不同来源的腐殖酸溶液中的光解速率常数分别为kd=0.0189h-1（来源于德国森林）、kh=0.0110h-1（来源于呼伦贝尔草原）、kc=0.0162h-1（来源于赤峰森林）以及k1=0.0206h-1（来源于大连河流底泥）;2，4-D在四种不同来源的腐殖酸及其与Fe(Ⅲ)络合体系溶液中的光解速率常数分别为kd'=0.0330h-1、kh'=0.0182h-1、k'=0.0307h-1以及k1'=0.0368h-1。
　　(4)在模拟太阳光的照射下(λ＞400nm)，2，4-D在不同来源的腐殖酸及其与Fe(Ⅲ)络合体系中的光解机理基本相同，光敏化产生的羟基自由基对2，4-D的降解占据主导地位。但是不同来源的腐殖酸的光敏活性具有一定的差异，其中光敏活性大小为:来源于河流底泥腐殖酸＞来源于森林土壤腐殖酸＞来源于草原土壤腐殖酸。

目录

声明

摘要

1 绪论

1．1 腐殖酸在环境中的来源、组成及提取方法

1．1．1 腐殖酸的来源和组成

1．1．2 腐殖酸的提取与纯化

1．2 腐殖酸结构的表征方法

1．2．1 紫外——可见光谱法

1．2．2 荧光光谱法

1．2．3 傅里叶变换红外光谱法

1．2．4 核磁共振法

1．3 腐殖酸光敏化机理及其影响因素

1．3．1 腐殖酸光敏化的机理

1．3．2 腐殖酸光敏化降解污染物的影响因素

1．4 活性艳兰(KN-R)和2，4-二氯苯氧乙酸(2，4-D)的性质及环境光化学行为

1．4．1 活性艳蓝(KN-R)的性质及环境光化学行为

1．4．2 2,4-二氯苯氧乙酸(2，4-D)的性质及光化学行为

1．5 选题的依据、目的、意义及研究内容

1．5．1 选题的依据

1．5．2 研究的目的和意义

1．5．3 研究内容

2 不同来源腐殖酸对KN-R在Fe(Ⅲ)／H2O2体系中光降解的影响研究

2．1 前言

2．2 实验部分

2．2．1 实验药品及实验仪器

2．2．2 实验方法

2．3 结果讨论

2．3．1 H2O2和Fe(Ⅲ)初始浓度对KN-R在Fe(Ⅲ)／H2O2系统中光降解的影响

2．3．2 pH对Fe(Ⅲ)／H2O2和Fe(Ⅲ)／H2O2／HA系统降解KN-R的影响

2．3．3 不同来源的HA对KN-R降解的影响

2．3．4 KN-R降解机制探讨

2．4 小结

3 不同来源腐殖酸及其与Fe(Ⅲ)络合体系对2,4-D光降解的影响及机理研究

3．1 前言

3．2 实验部分

3．2．1 实验药品和仪器

3．2．2 光照实验

3．3 结果与讨论

3．3．1 不同来源的腐殖酸及其与Fe(Ⅲ)的络合体系对2,4-D光解的影响

3．3．2 2,4-D光解机理探索

3．4 小结

4 结论与展望

4．1 结论

4．2 存在问题与展望

参考文献

致谢

作者简介及读研期间主要科研成果