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似芬顿试剂处理TCE污染源区的方法研究

作　者: 赵立谦
导　师: 刘菲
学　校: 中国地质大学（北京）
专　业: 环境科学
关键词: 三氯乙烯(TCE) 似芬顿氧化法含铁矿物 H2O2
分类号: X502
类　型: 硕士论文
年　份: 2009年
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引　用: 3次
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内容摘要

三氯乙烯（trichloroethylene,TCE）,作为氯代溶剂,由于其普遍应用而污染了土壤和地下水环境,使其成为最为广泛的污染物之一。TCE形成的污染源区成为重要的环境问题而引起广泛关注。针对这一问题,本论文综合比较了几种TCE污染源区的处理方法,选择化学原位处理的似芬顿氧化法进行研究。本论文借助于批实验和柱实验这两种研究手段,深入讨论了含铁矿物的形态与TCE去除率之间的关系,似芬顿反应中投加氧化剂的浓度与用量的问题,研究似芬顿反应中天然含铁矿物对该反应的催化机理。在批实验中,设计了以赤铁矿、磁铁矿、菱铁矿、河沙、石英砂、硫酸亚铁和玻璃珠等七种矿物为催化剂的似芬顿氧化实验。实验结果表明无论何种价态的铁对似芬顿反应都有催化效果,但含有Fe（Ⅱ）的矿物比含有Fe（Ⅲ）的催化效果好,而且河沙由于其含有含铁矿物,也具有催化能力。在含铁矿物中,对似芬顿反应的催化作用大小起着决定性作用的是含铁矿物中Fe（Ⅱ）的含量。以通州河沙、沈阳河沙和玻璃珠为填充介质进行柱实验研究,模拟地下水中的污染源区,并注入氧化剂H₂O₂溶液进行似芬顿反应。通过分析不同浓度的H₂O₂溶液与TCE去除率之间的关系,发现在似芬顿氧化反应中,氧化剂的最佳质量百分含量是1%,TCE去除率可以达到90%以上。并且H₂O₂溶液与TCE去除量之间的关系为:在通州河沙的柱实验中,平均反应速率为0.27gTCE/（gH₂O₂*h）;而沈阳河沙中,其反应速率达到0.21gTCE/（gH₂O₂*h）。通过计算Cl-质量平衡和样品测试的色谱图,可以得出在催化剂和氧化剂充足的天然条件下,似芬顿反应中TCE降解的最终产物是CO2和H2O。综上所述,在似芬顿氧化反应中,含铁矿物不仅仅是催化剂,也是反应物。在天然条件和氧化剂充足的前提下,1g的Fe（Ⅲ）作为催化剂,可用1104h,即约46天,可催化似芬顿反应去除TCE 2.60g;1g的Fe（Ⅱ）作为催化剂可用2720h,即约113天,可催化似芬顿反应去除TCE 12.34g。

全文目录

摘要  5-6
Abstract  6-11
1 绪论  11-23
  1.1 TCE的污染在地下水中存在的普遍性及其危害  11-13
  1.2 国内外研究现状  13-19
    1.2.1 原位化学修复  13-17
    1.2.2 原位热修复  17-18
    1.2.3 原位生物修复  18-19
  1.3 研究方法的选择与研究目标  19-20
    1.3.1 研究方法的选择  19-20
    1.3.2 研究目标  20
  1.4 研究的目的意义及技术路线  20-23
    1.4.1 研究的目的意义  20-21
    1.4.2 研究的技术路线  21-23
2 各种实验参数的测试方法  23-30
  2.1 TCE的测试方法  23-29
    2.1.1 振荡萃取TCE的测试方法  23-26
    2.1.2 顶空法测试水样中TCE的方法  26-28
    2.1.3 TCE测试方法的选择  28-29
  2.2 实验中H_2O_2 与Cl-浓度的测试方法  29
    2.2.1 实验中H_2O_2浓度的测试方法  29
    2.2.2 实验中的测试方法  29
  2.3 含铁矿物的总铁含量及其矿相的测定方法  29-30
3 似芬顿氧化法的批实验研究  30-46
  3.1 批实验的材料与仪器  30
    3.1.1 所需的试剂与材料  30
    3.1.2 所用的仪器  30
    3.1.3 需测试的实验参数  30
  3.2 批实验的实验内容  30-32
    3.2.1 实验过程  30-31
    3.2.2 样品采集  31-32
  3.3 各种含铁矿物催化的似芬顿氧化实验  32-38
    3.3.1 挥发TCE的确定  32
    3.3.2 实验用含铁矿物的筛选  32-33
    3.3.3 结果与讨论  33-38
  3.4 不同河沙催化的似芬顿氧化实验  38-44
    3.4.1 实验设计  38-40
    3.4.2 实验材料与试剂  40
    3.4.3 实验步骤与需检测的参数  40
    3.4.4 结果与讨论  40-44
  3.5 本章小结  44-46
4 似芬顿氧化法的柱实验研究  46-54
  4.1 柱实验所用的材料、试剂与仪器  46
    4.1.1 所需的试剂与材料  46
    4.1.2 所用的仪器  46
    4.1.3 需测试的实验参数  46
  4.2 柱实验的内容  46-49
    4.2.1 柱实验设计  46-47
    4.2.2 各实验柱填充参数及孔隙度的测量  47-48
    4.2.3 柱实验过程  48-49
  4.3 柱实验结果与讨论  49-53
    4.3.1 同种河沙中不同浓度的H_2O_2 溶液对TCE去除率的比较  49-51
    4.3.2 不同河沙中加入同种浓度的H_2O_2 溶液时H_2O_2 消耗质量与TCE去除率的比较  51-52
    4.3.3 似芬顿反应中Cl~-摩尔平衡的计算  52-53
  4.4 本章小结  53-54
5 似芬顿反应中含铁矿物的催化机理探讨  54-59
  5.1 判断含铁矿物对似芬顿反应的催化作用  54-55
  5.2 不同含铁矿物对似芬顿反应的催化作用分析  55-59
6 结论与建议  59-61
  6.1 结论  59-60
  6.2 建议  60-61
致谢  61-62
参考文献  62-66
个人简介  66

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