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难降解有机废水的处理是目前水处理的难点,臭氧氧化技术作为一种高效的高级氧化技术,目前已被广泛应用于难降解有机废水的处理。在酸性条件下,臭氧分子的氧化还原电位为2.07V,臭氧分解产生的羟基自由基的氧化还原电位为2.85V,因此臭氧氧化法具有非常强的氧化能力,正因为如此,臭氧氧化法对难降解有机废水具有良好的处理效果。本论文研究了臭氧氧化橙黄G、靛蓝、甲基蓝等17种难降解有机污染物在5个不同温度(T1=298K,T2=303K,T3=313K,T4=323K和T4=333K)条件下的降解效果,估算了16种有机物色度降解速率常数和17种有机物的TOC去除速率常数,在此基础上根据阿伦尼乌斯公式估算了臭氧氧化16种有机物的色度去除的反应活化能(EaCOLOR)和17种有机物的TOC去除的反应活化能(EaTOC),并分别探讨了有机物EaCOLOR和EaTOC与有机物的量子化学结构参数之间的相关性,得出结论如下:(1)臭氧氧化对有机物的色度去除在反应前2min内就能达到很好的效果,反应30min后,几乎所有物质的色度去除率达到近100%,此外,在反应初始阶段,臭氧氧化有机物的色度去除过程符合伪一级反应动力学模型,在反应初始阶段,臭氧氧化16种有机物的色度去除速率符合一级动力学模型,且温度每升高10K,有机物的色度去除速率常数平均增加10.36%,说明在臭氧氧化体系中,升高温度有利于促进有机物色度的去除;(2)在298K时,臭氧氧化去除17种有机物TOC的去除率介于25.99%69.16%之间,在333K时,介于56.46%94.52%之间,说明升高温度对有机物的TOC去除具有促进作用,此外,在反应初始阶段,有机物的TOC去除过程也符合伪一级反应动力学模型,并且随着温度的升高,TOC去除速率常数有增加趋势,但有机物的TOC去除速率常数远远小于色度去除速率常数,可以看出臭氧在氧化有机物的过程中,先是把有机物降解为小分子有机物,然后再将小分子有机物完全矿化,并不是直接完全矿化成CO2和H2O;(3)本文通过量子化学软件Gaussian09对有机物的结构进行了优化,并计算了有机物的17个结构参数,探讨了有机物的EaCOLOR和EaTOC与其结构参数的相关性,研究结果表明:有机物的EaCOLOR与Fukui(0)min、Fukui(+)min、Fukui(-)min和Bond orders(C-C)min有较大的相关性;有机物的EaTOC与q(C-)max、Bond orders(C-C)max和Fukui(-)min具有较大的相关性,并呈正相关性,可以看出,在臭氧氧化过程中,Fukui指数和键级与有机物的EaCOLOR和EaTOC都有很大的相关性;(4)通过多重线性(MLR)回归法得到了最优EaCOLOR和EaTOC的QSAR模型:M4COLOR和M4TOC,M4COLOR;EaCOLOR=11.545-126.236Fukui(0)min-80.628EHOMO-153.926Fukui(-)min-12.559Bond orders(C-C)max,该模型的回归系数为R2=0.952,SD=1.362。M4TOC:EaTOC=11.433+37.676Bond orders(C-C)max-316.081q(C-H+)max-42.914q(C)min-21.011EHOMO,该模型的回归系数为R2=0.948,SD=2.054。并通过t检验法、内外部验证、Y随机验证以及多重线性诊断法对模型M4COLOR和M4TOC的稳健性和预测能力进行了检验,验证结果表明:模型M4COLOR和M4TOC均具有良好的稳定性和预测能力,因此可分别用于臭氧氧化有机物的EaCOLOR和EaTOC的预测;