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1、高级氧化技术降解水中持久高级氧化技术降解水中持久性有毒物质性有毒物质 大连理工大学环境与生命学院大连理工大学环境与生命学院 一、一、简介介 持久性有毒物质持久性有毒物质(PTS)是指可长期存在于环境中、可是指可长期存在于环境中、可以通过食物链富集以通过食物链富集,对人类健康及环境具有不利影响的化对人类健康及环境具有不利影响的化学物质。学物质。 根据毒物的来源不同根据毒物的来源不同,PTS可分为可分为:人工合成类人工合成类:如用于医药的乙烯雌激酚、右环十四酮醇类如用于医药的乙烯雌激酚、右环十四酮醇类(如丙酸睾酮、苯甲酸雌二醇如丙酸睾酮、苯甲酸雌二醇)农药类农药类:如有机氯类、有机锡类、含氯三嗪类
2、除草剂等如有机氯类、有机锡类、含氯三嗪类除草剂等工业原料和化学类工业原料和化学类:如金属镉、汞及其化合物如金属镉、汞及其化合物其他其他:如多氯联苯、二、多乙氧烷基酚类、双酚如多氯联苯、二、多乙氧烷基酚类、双酚A、邻苯、邻苯二甲酸酯类等二甲酸酯类等 高级氧化高级氧化(AOTs)又称深度氧化又称深度氧化,其原理是在光、其原理是在光、电、催化剂、氧化剂的协同作用下电、催化剂、氧化剂的协同作用下,在反应体系中在反应体系中产生活性极强的自由基。自由基可以与有机物之间产生活性极强的自由基。自由基可以与有机物之间发生加合、取代、电子转移等反应发生加合、取代、电子转移等反应,或使化学键断或使化学键断裂裂,使难
3、降解有机物降解成低毒或无毒的小分子物使难降解有机物降解成低毒或无毒的小分子物质质,甚至可以直接降解成为甚至可以直接降解成为CO2和和H2O。AOTsphoto-Fenton试剂试剂O3/H2O2UV/H2O2Co/PMS系统系统H2O2/ Fe2+ (Fenton试剂试剂)多相光催化多相光催化氧化系统氧化系统高级氧化技术的分类高级氧化技术的分类(AOTs) v产量大产量大, ,品种多品种多, ,广泛应用于各领域广泛应用于各领域v生产过程生产过程10-15 10-15 以废水的形式排放以废水的形式排放, ,色度大、色度大、 COD COD 高、组分复杂、水质变化大和难生化降高、组分复杂、水质变化
4、大和难生化降解解v致癌、致畸、致突变的致癌、致畸、致突变的“三致效应三致效应” ” v方向发展方向发展: :抗光解、抗氧化抗光解、抗氧化偶氮染料的危害偶氮染料的危害 二、二、实验目的实验目的了解和掌握了解和掌握PTS的概念、的概念、PTS的种类及危害的种类及危害;了解高级氧化技术了解高级氧化技术,特别是特别是Fenton体系的发展历程体系的发展历程;了解了解Fenton反应的基本机理反应的基本机理羟基自由基基自由基(OH) ;掌握影响高级氧化法处理废水中掌握影响高级氧化法处理废水中PTS类物质的动力学类物质的动力学研究方法。研究方法。 三、三、实验原理原理 Fenton试剂法是一种高法是一种高
5、级氧化氧化处理系理系统,它分它分别通通过一种一种过渡渡态的金属的金属Fe2+分解分解过氧化物氧化物H2O2产生高活性生高活性OH,然后利用然后利用产生的自由基攻生的自由基攻击有机有机污染物染物,降解降解为低毒低毒或者无毒的无机或者无毒的无机盐、水、二氧化碳等物、水、二氧化碳等物质,从而达到去除从而达到去除污染物的目的。染物的目的。 羟基自由基的产生是一个复杂的反应过程。羟基自由基的产生是一个复杂的反应过程。Fe2+催催化分解化分解H2O2,产生产生OH ,总反应式为总反应式为: Fe2+ + H2O2 Fe 3+ + OH + OH (1) 四、四、实验材料与方法材料与方法Fenton 实验实
6、验: 酸性橙酸性橙染料染料(AO7,98纯度纯度);FeSO47H2O (分析纯分析纯);30 H2O2 (分析纯分析纯);过氧化氧化氢酶酶 (Fenton试剂的淬的淬灭剂) ; UV-Vis分光光度计分光光度计; 90-1磁力搅拌器磁力搅拌器;玻璃反应器玻璃反应器 AO7的紫外的紫外-可见吸收光谱可见吸收光谱AO7溶液在486 nm 处UV-Vis标准曲线AO7的紫外-可见吸收光谱486 nm吸光度测定吸光度测定及全波长扫描及全波长扫描五、实验步骤五、实验步骤取取样样50 ppm AO7溶液固定反应时间间隔固定反应时间间隔加入同体积加入同体积的甲醇的甲醇(过氧化氢酶过氧化氢酶)淬灭剂淬灭剂或
7、Fenton六、结果与讨论六、结果与讨论 测定测定0 、5、10、15、20、30、40、50和和60 min AO7在在486 nm下的吸光度下的吸光度A,用用ln(A/A0)-t 作图作图,求出准一级脱色动力学常数并求出准一级脱色动力学常数并求算脱色半衰期求算脱色半衰期t1/2。七、注意事项七、注意事项加入氧化加入氧化剂H2O2或者或者Oxone后立即后立即计时,严格格按照按照时间间隔取隔取样。取取样样品与淬品与淬灭剂混合后要充分晃混合后要充分晃动,以使其以使其完全淬完全淬灭。八、八、习题与思考与思考根据根据Fenton反反应的的实验过程和程和结果果,讨论影响影响Fenton体系降解体系降解AO7速率的因素。速率的因素。
