活性炭催化湿式氧化体系降解垃圾渗滤液中富里酸的研究

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随着人口的不断增长,我国每年的城市固体垃圾的产生量与日俱增ǎ卫生填埋法是目前处理城市固体垃圾的最常用方法,而填埋过程中所产生的高浓度垃圾渗滤液能够严重污染环境,威胁人体健康ǎ垃圾渗滤液常用生物法进行处理,而晚期垃圾渗滤液由于富里酸等有机物的存在而难于生物降解ǎ本论文以活性炭为催化剂,过硫酸钾为促进剂,对垃圾渗滤液中的难降解有机污染物富里酸进行了催化湿式氧化降解研究ǎ本研究为生物法处理垃圾渗滤液提供了一种具有发展前景的预处理方法ǎ首先以富里酸的模型污染物对苯二酚为目标污染物,在过硫酸钾促进活性炭催化氧化体系中进行降解,并初步考察了体系中所涉及的反应机理ǎ在优化条件下对反应产物进行了气质联用(GC–MS)分析,并使用乙醇叔丁醇为抑制剂进行自由基抑制剂实验以探索体系中所产生的活性自由基ǎGC–MS检测结果表明,对苯二酚的降解产物主要为丁二酸,1,5–己二醇,己二酸以及邻苯二甲酸等易生物降解的小分子有机酸与醇类化合物ǎ自由基抑制实验结果显示,体系中起催化活性作用的物质主要为羟基自由基和硫酸根自由基ǎ接着以该催化氧化体系对富里酸(400mg L-1)进行了催化湿式氧化降解ǎ系统考察了反应温度催化剂和促进剂用量对过硫酸钾促进活性炭催化氧化体系降解富里酸效果的影响ǎ采用氮气吸附脱附法对活性炭的微孔结构进行了研究,并使用傅里叶红外光谱法和零点电荷分析法研究了活性炭在反应前后表面化学性质的变化,以探索本催化氧化体系降解富里酸的自由基反应机理ǎ结果显示,在优化条件下,几乎100%的富里酸被降解,而COD的去除率达到了77.8%ǎ同时,降解后富里酸的可生化降解指数从0.13大幅提升到0.95ǎ活性炭表面微孔结构以及化学性质的研究表明,活性炭表面的含氧基团(–OH基和羰基结构)的形成会对反应过程中自由基的产生起到积极作用从而促进富里酸降解,而活性炭在反应后的结构变化则可能在一定程度上降低富里酸的去除效果ǎ在氧化过程中,活性炭展现了很好的稳定性:使用4次时,富里酸的降解率仍然保持在60%以上ǎ通过自由基抑制实验考察了该体系的反应机理,结果表明羟基自由基和硫酸根自由基是降解富里酸的主要活性物质ǎ
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