Fe-Si+Mg-Al复合材料降解水中三氯乙酸的研究

摘要

原水中含有的微量天然有机物在饮用水加氯消毒过程中会形成含氯有机物，称作消毒副产物(DBPs)，氯代乙酸是主要的消毒副产物种类之一。Fe-Si+Mg-Al复合材料是Fe-Si合金颗粒与Mg-Al合金颗粒的物理混合物，前期研究已证实该材料对水中微量含氯有机物具有良好降解效果。本论文以三氯乙酸(TCAA)为代表，系统研究自行研制的Fe-Si+Mg-Al复合材料对于消毒副产物的降解效果及作用机理。
　　 本文采用离子色谱法实现水中微量TCAA的测定，并实现了TCAA及其降解产物的同时测定。通过测定不同材料配比、初始浓度、搅拌速度、温度等反应条件下TCAA浓度随时间的变化情况，考察了Fe-Si+Mg-Al复合材料降解TCAA的影响因素，在此基础上推测出降解反应机理，并推导出降解反应动力学。
　　 研究表明，Fe-Si+Mg-Al复合材料借助Fe-Si合金颗粒和Mg-Al合金颗粒之间的偶合作用实现还原降解TCAA，而TCAA经历依次脱氯的反应历程。研究发现，不同固液比、复合材料粒径不同、不同搅拌速度及不同气氛对TCAA的降解速率都有影响。动力学研究发现在较低的TCAA浓度条件下，降解反应呈现一级反应动力学，而当初始浓度较高时，反应级数为0-1级，推算一级降解反应活化能为26.40kJ/mol。

目录

文摘

英文文摘

声明

第一章文献综述

1.1卤代乙酸类消毒副产物的形成

1.2卤代乙酸类消毒副产物的危害

1.3水中微量卤代乙酸的测定

1.3.1 GC-MS法

1.3.2 LC-MS法

1.3.3固相微萃取法

1.3.4离子色谱法

1.3.5比色法

1.4去除卤代乙酸方法的研究现状

1.4.1改变消毒剂种类

1.4.2 HAAs前体物的去除

1.4.3加氯后形成的HAAs去除

1.5本课题的目的和意义

1.6研究内容

第二章建立TCAA及其降解产物测定的方法

2.1离子色谱仪简介

2.2离子色谱仪的分离原理

2.3离子色谱法和比色法测定水中三氯乙酸的对比研究

2.3.1实验部分

2.3.2结果与讨论

2.4三氯乙酸及其降解产物同时测定的离子色谱法

2.4.1实验部分

2.4.2结果与讨论

第三章FQ-Si+Mg-Al复合材料降解三氯乙酸实验部分

3.1试验材料

3.2分析方法

3.3试验方案

3.3.1 TCAA降解路径及产物的实验

3.3.2不同材料降解TCAA的实验

3.3.3不同配比降解TCAA的实验

3.3.4不同初始浓度降解TCAA的实验

3.3.5不同温度降解TCAA的实验

3.3.6不同初始pH降解TCAA的实验

3.3.7不同固液比降解TCAA的实验

3.3.8不同粒径材料降解TCAA的实验

3.3.9不同搅拌转速降解TCAA的实验

3.3.10通入不同气体降解TCAA的实验

第四章Fe-Si+Mg-AI复合材料降解三氯乙酸实验结果与讨论

4.1 Fe-Si+Mg-Al复合材料降解TCAA的机理研究

4.1.1 TCAA的降解产物及反应历程研究

4.1.2 Fe-Si+Mg-Al复合材料间作用的研究

4.2 Fe-Si+Mg-Al复合材料降解TCAA的影响因素考察

4.2.1初始浓度的影响

4.2.2温度的影响

4.2.3 TCAA溶液初始pH值的影响

4.2.4不同固液比的影响

4.2.5材料粒径的影响

4.2.6搅拌转速的影响

4.2.7不同气氛的影响

4.3 Fe-Si+Mg-AI复合材料降解TCAA的反应动力学研究

4.3.1反应级数的确定

4.3.2反应活化能的推算

4.4小结

第五章结论

参考文献

致 谢

作者攻读学位期间发表的学术论文集及科研目录

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