论文部分内容阅读
酚类物质是重要的染料和医药中间体,广泛应用于工业生产的各个领域。工业排放的含酚废水,有机物浓度高、盐度大,属于难降解持久性有机污染物。酚类污染物来源广、危害大,若将含有酚类污染物的工业废水暴露在人类生活环境中,不仅会对环境造成严重污染,还会严重危害人体健康。因此不断改进含酚废水的处理技术,建立酚类污染物有效的降解方法是保护环境和造福人类的重要任务。高级氧化过程(AOPs)已成功降解污染水中的大多数有机化合物。本论文主要采用超声催化法和光催化法分别结合纳米氧化镍负载活性炭(NiO/AC)降解酚类污染物。采用化学沉淀法制备NiO/AC负载型催化剂,通过XRD、SEM手段对NiO/AC催化剂进行表征,结果显示部分制备NiO/AC纳米材料的衍射峰位置准确,且对应标准卡片衍射峰强度大,晶化度高,Ni(OH)2大部分转化为NiO;NiO/AC电镜照片中,棒状和球状的NiO比较均匀地平铺在活性炭表面,但有部分簇拥成团状,粒径均较小。将超声与NiO/AC结合分别对五种酚类污染物:对氯苯酚、间氨基苯酚、对氨基苯酚、间苯二酚、对硝基苯酚的降解进行研究,选择最佳降解效果的NiO/AC,并进行催化剂用量、超声功率、溶液pH、溶液初始浓度等影响的条件实验。结果显示超声/NiO/AC降解对氯苯酚、间氨基苯酚、对氨基苯酚、间苯二酚、对硝基苯酚溶液,降解率均达到90%以上;UV/NiO/AC催化氧化对氯苯酚、间氨基苯酚溶液,降解率均达到80%以上。通过对对氯苯酚和间氨基苯酚降解过程中间产物进行分析,初步探讨了对氯苯酚、间氨基苯酚降解机理。对氯苯酚的降解过程大致为:对氯苯酚的羟基化,芳香族化合物开环转化为脂肪族化合物,有机酸氧化为无机小分子。超声/NiO/AC降解间氨基苯酚的反应机理分为自由基氧化和高温热解两部分。光催化过程中可能产生大量的超氧负离子,超氧负离子可以与间硝基苯酚发生亲核取代,进攻间硝基苯酚硝基上的C,生成不稳定的中间体,再转化为间苯二酚或邻苯二酚。紫外光催化法相比超声方法下对氯苯酚降解速率更快,极限条件下中间产物分解速率快,捕捉到的中间产物种类较少。两种方法在降解过程中产生的中间产物可以继续氧化反应生开环氧化转变为有机酸,有机酸会进一步矿化最终生成CO2和H2O等小分子物质。