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氯代芳烃是一种难降解的持久性有机污染物,由于其高毒性、难降解及在食物链中富集,对环境和人类健康具有极大的危害。因此,对氯代芳烃进行消减处理具有十分重要的意义。 金属氧化物尤其是一些复合金属氧化物因具有活性高、热稳定性好、来源丰富以及价格低廉等一系列的优点,在催化领域得到了广泛应用。多氯萘(PCNs)作为一种新型的持久性污染物,具有和二恶英相似的结构和毒性,在环境中广泛存在且不易降解,对环境和人体健康具有极大的危害。多氯萘常伴随非故意生产而排放,因此对非故意产生的多氯萘废弃物的处置问题一直存在。在此基础上,迫切需要开发能耗低、经济、绿色、高效的处理新方法。本研究以多氯萘为降解的目标污染物,利用气相色谱-质谱联用仪、红外光谱仪等手段,系统研究了氧化铁、氧化铝及铁铝复合氧化物对多氯萘的降解,获得的主要研究结果有: 1.深入研究了通过乙二醇介导法合成的Fe2O3微/纳米材料对八氯萘(CN-75)在300℃的热催化降解。结果表明,Fe2O3微/纳米材料对CN-75具有高效的降解活性,反应时间为60 min时,降解效率高达99.94%,降解过程满足准一级动力学,速率常数为0.075 min-1。根据加氢脱氯降解产物的定性定量结果推测出CN-75在Fe2O3上的主要加氢脱氯反应历程: CN-75→CN-73→CN-66/67→PeCNs→TeCNs→CN-20→CN-8/11。检测到部分的开环产物甲酸和乙酸,说明CN-75在Fe2O3上的降解,除加氢脱氯反应外,还存在氧化降解。 2.采用水热法制备了形貌为棒状纤维形的α-Al2O3、η-Al2O3和γ-Al2O3。γ-Al2O3具有最小的颗粒直径。自制的α-Al2O3、η-Al2O3和γ-Al2O3对1-氯萘(CN-1)的降解的实验结果表明,在相同的反应条件下,降解效率的大小关系:γ-Al2O3>η-Al2O3>α-Al2O3。这是因为γ-Al2O3具有最大的比表面积(135.0 m2/g),γ-Al2O3表面具有最多的活性氧物种,γ-Al2O3表面存在强Lewis酸和Bronsted酸。 3.利用气相色谱-质谱联用仪检测到的主要产物是萘和1,4-二氯萘(CN-5),说明CN-1在Al2O3表面发生反应时,加氢脱氯反应与反加氢脱氯反应同时存在。在三种晶型的Al2O3催化反应体系中检测到的萘和1,4-二氯萘两种产物的生成量不同,γ-Al2O3催化反应体系中萘和1,4-二氯萘的含量都高于其他两种晶体。在线红外分析结果显示,α-Al2O3和η-Al2O3催化反应体系中,反应物芳香环中碳的红外振动峰的响应随温度变化不明显;γ-Al2O3催化反应体系中,反应物芳香环中碳的红外振动峰的响应随温度变化明显。 4.通过浸渍法制备出形貌为棒状纤维形的铁铝复合氧化物材料(FeAlxOy)。FeAlxOy对1,2,3,4-四氯萘(CN-27)降解的实验结果显示,随Fe所占比重的增加,FeAlxOy的活性先增大后减小。摩尔配比的不同,加氢脱氯产物也随之改变。在铁、铝摩尔配比为5∶100的FeAlxOy和CN-27反应后的产物中检测到了1,2,7,8-TeCN(CN-41)、1,2,7-TrCN(CN-17)、1,4-DiCN(CN-5)和1,5-DiCN(CN-6)。产物以二氯萘为主,在总产物中占的摩尔百分比为86.2%。检测到的二氯萘的两种单体CN-5与CN-6的摩尔比为2.5∶1,说明CN-5是主要的二氯萘的产物。在铁、铝摩尔配比为10∶100的FeAlxOy和CN-27反应后的产物中只检测到了1,2,4/1,4,6-TrCN(CN-14/24)和1,2,3-TrCN(CN-13)。CN-14/24占的摩尔百分比为72.7%。