钴氧双掺杂的碳材料活化过硫酸盐降解水中有机污染物的性能研究文献综述

 2022-11-25 15:40:57

文 献 综 述

水是人类生存不可或缺的基础物质,是生命之源。然而近些年经济和工业快速发展,很大程度上提升了人们的生活品质,但是由此引发了一系列的环境问题,尤其是水体污染愈发严重。有机污染物在水环境污染中占很大比重,工业生产中如造纸、塑料、纺织、印染等行业排出的大量废水中含有很多有毒害的有机物,对人体有致畸、致癌、致突变等危害[1]

1 罗丹明B的来源及危害

罗丹明B(RhB)也被称为水示踪剂荧光剂,是一种广泛使用的染料,该染料常作为荧光试剂,已广泛应用于有色玻璃、矿业和钢铁等领域,是一种工业上常见的碱性染料,具有较强的毒性、致癌性、致突变性和难生物降解性,可能会刺激眼睛、皮肤以及呼吸道和胃肠道,对人体造成伤害,危害巨大。为保证生物体免受其害,降解处理罗丹明B非常重要。

2 过硫酸盐高级氧化技术

目前过硫酸盐主要包括两种:过一硫酸盐(PMS)和过二硫酸盐(PDS)。PMS和PDS均属于H2O2的衍生物,结构中都有O-O键。PMS是2KHSO5bull;KHSO4bull;K2SO4的复合试剂,主要活性成分KHSO5是由SO3取代H2O2中的一个H生成;而PDS由两个SO3取代H2O2中两个H生成。H2O2、PMS和PDS结构中的O-O键长分别为1.453A、1.460A和1.497A;H2O2和PDS的O-O键能分别为213.3 kJ/mol和140 kJ/mol,而PMS的O-O键能未见文献报道,据推测在H2O2和PDS两者之间[2]

在外加能量或过渡金属催化情况下,PMS和PDS结构中的O-O键会发生断裂,形成氧化性极强的氧化还原电位高达2.5-3.1 V/SHE的SO4bull;-,可以有效氧化降解有机污染物。具体反应包括:H原子提取反应(RH SO4·-→Rbull; HSO4-)、不饱和键的加成反应(H2C=CHR SO4·--OSO2OCH2-Cbull;HR)和电子转移的氧化方式[3]

PMS因其自身结构的不对称性,与过二硫酸盐和过氧化氢相比更易被外界因素所活化[4,5]。另外,过硫酸盐(PMS和PDS)在常温下为固体,易于运输和存放;较H2O2价格较低,且化学性质稳定。

3 过一硫酸盐的活化方法

3.1 物理方法

3.1.1 超声活化PMS

超声是促进PMS的活化,产生更多的SO4bull;-的方式之一,主要参数包括声强和声频。Wang等[6]采用超声作为辅助手段促进活性炭纤维活化PMS降解水中酸性橙7(AO7)。实验结果表明,超声辅助可大幅加快水中AO7的降解速率,在AO7浓度为20 mg/L、PMS质量浓度为0.4 g/L、活性碳纤维用量为0.3 g / L、pH=7的条件下,20 min后AO7就可完全降解,而没有超声辅助的情况下降解效率较低。

3.1.2 热活化PMS

过硫酸盐的热活化技术主要是指通过外加热源(通常40-130℃的水体温度)能量激活PS分子,使S2O82-离子(PMS在水溶液中的形态)中的O-O键均裂,并产生SO4bull;-的反应:S2O82- heat 2 SO4bull;-,反应所需活化能约为33.4 kcal/mol[7]。李婷婷等[8]在使用使用热活化过硫酸盐体系降解甲硝唑(MNZ)的研究中发现,在一定的温度条件下,MNZ的去除率符合一阶反应动力学模型。当反应的温度从50℃上升至80℃时,MNZ的去除速率由0.0046min-l提升至0.1min-1,速率增加了21.74倍。

3.1.3 紫外光活化

Wang等[9]采用紫外光活化PMS降解水中金橙Ⅱ,一组是单独紫外光照射水中金橙Ⅱ,一组是紫外光照射加入PMS的金橙Ⅱ溶液,两者进行对比试验,前者的降解率为66.0%,后者达到99.7%。说明紫外光可作为辅助手段有效活化PMS促进水中有机污染物的降解。此外,紫外光源可提供稳定可靠的紫外光,安全且无二次污染,在降解有机污染物的同时还能起到紫外消毒的作用。

3.2 碳基催化剂活化PMS

一些有机物质也能活化PMS。Sun等[10]发现活性炭(AC)可以活化PMS降解水中的橙黄G,而单独的AC基本没有降解橙黄G的能力。单独的PMS降解橙黄G的能力有限,降解率只有15%。经AC活化的PMS降解橙黄G的效率很高,降解率高达90%。

剩余内容已隐藏,您需要先支付 10元 才能查看该篇文章全部内容!立即支付

以上是毕业论文文献综述,课题毕业论文、任务书、外文翻译、程序设计、图纸设计等资料可联系客服协助查找。