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染料废水具有色度高、浓度高、悬浮物多、水质水量变化大、难生物降解等特点,属于难治理废水之一,对人类健康、生态系统及环境存在巨大的风险。高级氧化法(Advanced oxidation processes,AOPs)由于其操作简单而高效,广泛应用于处理有机废水以及印染废水工艺中。然而,AOPs过程中产生的降解产物具有种类繁多、极性变化大,低残留性及难捕获性,增加了该领域的研究难度。因而,有机污染物的有效降解过程、降解产物鉴定及降解机理研究成为环境化学研究热点。本文采用一种简单高效的AOPs技术即UV/H2O2/草酸高铁铵体系,研究了次甲基蓝(Methylene Blue,MB)、甲基橙(Methyl Orange,MO)、溴酚蓝(Bromophenol blue,BPB)和罗丹明B(Rhodamine B,RB)四种典型染料的光降解行为,包括单因素对降解率的影响以及动力学过程,确定降解最优条件。另外,采用GC-MS法以及衍生化GC-MS法鉴定和分析染料降解产物,探讨其降解途径及降解机理。以上实验研究得出如下结论:(1)MB单因素降解实验发现,有UV光照时,当初始浓度为10mg/L、H2O2的浓度为80mmol/L、草酸高铁铵溶液浓度为0.5mmol/L及p H为11.0时MB降解率较高;与其他体系相比,UV/H2O2/草酸高铁铵体系对MB的降解作用最佳,在最优条件下其降解率最高可达97.85%。通过UV-Vis扫描结果可知,进一步证明MB在UV/H2O2/草酸高铁铵体系中降解效果较好;对MB降解溶液进行GC-MS法分析,鉴定出苯并噻唑(benzothiazole,BT)等6种产物,衍生化GC-MS法分析,鉴定出2-羟基-4-甲基苯甲酸(2-hydroxy-4-methylbenzoic acid,HMBA)等12种产物。其中,产物2-甲基-5-硝基苯甲酰氨基硫代酯(2-methyl-5-nitrophenyl methanimidothioate,MNP)和1-羟基环己基苯基酮(1-Hydroxycyclohexyl phenyl ketone,HCPK)其他文献中尚未报道。以叔丁醇作为·OH捕获剂的实验结果表明,叔丁醇有效捕获了UV/H2O2/草酸高铁铵体系生成的·OH,对MB的降解起到明显抑制作用。另外,表明该体系还有其他自由基(·C2O4-和·O2-)生成,并可能参与降解反应过程。MB降解过程主要是MB分子被·OH等自由基进攻,经过C-C、C-N、C=N、C-S及C=S等键的断裂,形成中间产物,最终被矿化成NO3-、SO42-、CO2及H2O等小分子化合物。其降解途径主要有脱甲基,氧化,脱羧,苯环开环等过程。(2)BPB单因素实验结果可知,在UV光照条件下,初始浓度为10mg/L、H2O2浓度为80mmol/L、草酸高铁铵浓度为10mmol/L及p H为2.0时BPB降解率较好。与其他体系相比,UV/H2O2/草酸高铁铵体系下对BPB的降解效最好,可达99.61%。通过UV-Vis吸收光谱分析,进一步证明BPB在UV/H2O2/草酸高铁铵体系中降解较好。BPB降解溶液进行GC-MS分析,未测出降解产物,但是通过衍生化GC-MS法共鉴定出苯酚(phenol,P)等9种可能降解产物。以叔丁醇作为·OH捕获剂的实验结果表明,叔丁醇有效捕获了UV/H2O2/草酸高铁铵体系生成的·OH,对BPB的降解起到明显抑制作用。BPB降解过程主要为BPB分子中S=O、C-C、C-Br及S-O键的断裂,致使BPB降解为小分子化合物,最终降解为无机离子和CO2、H2O等。其降解主要途径为氧化、取代及苯环开环等过程。(3)MO单因素实验结果可知,在UV光照条件下,初始浓度为10mg/L、H2O2浓度为80mmol/L、草酸高铁铵浓度为1.0mmol/L及p H为2.0时MO降解率较好。与其他体系相比,UV/H2O2/草酸高铁铵体系下对MO的降解效最好,可达99.80%。通过UV-Vis吸收光谱分析,进一步证明MO在UV/H2O2/草酸高铁铵体系中降解较好。MO降解溶液进行GC-MS分析,测出甲苯(methyl benzene,MB)等2种降解产物,但是通过衍生化GC-MS法共鉴定出苯胺(aniline,A)等7种可能降解产物。以叔丁醇作为·OH捕获剂的实验结果表明,叔丁醇有效捕获了UV/H2O2/草酸高铁铵体系生成的·OH,对MO的降解起到明显抑制作用。MO降解过程主要为,在·OH进攻下,其分子以偶氮式开始降解,分子中N=N、C-C键的断裂,致使MO降解为小分子化合物,最终降解为无机离子和CO2、H2O等。其降解主要途径为取代、氧化及苯环开环等过程。(4)RB单因素实验结果可知,在UV光照条件下,初始浓度为10mg/L、H2O2浓度为40mmol/L、草酸高铁铵浓度为0.1mmol/L及p H为2.0时RB降解率较好。与其他体系相比,UV/H2O2/草酸高铁铵体系下对RB的降解效最好,可达100%。通过UV-Vis吸收光谱分析,进一步证明RB在UV/H2O2/草酸高铁铵体系中降解较好。RB降解溶液进行GC-MS分析,未测出降解产物,但是通过衍生化GC-MS法共鉴定出二苯甲酮(benzophenone,BP)等8种可能降解产物。以叔丁醇作为·OH捕获剂的实验结果表明,叔丁醇有效捕获了UV/H2O2/草酸高铁铵体系生成的·OH,对RB的降解起到明显抑制作用。RB降解过程主要为RB分子中C-C、C=C、C-N及C-O键的断裂,致使RB降解为小分子化合物,最终降解为无机离子和CO2、H2O等。其降解主要途径为氧化、苯环开环等过程。