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羟基化锌催化臭氧化去除水中2-MIB的研究

作　者: 董霖
导　师: 陈忠林
学　校: 哈尔滨工业大学
专　业: 市政工程
关键词: 臭氧 ZnOOH 催化氧化 2-MIB 羟基自由基
分类号: X703
类　型: 硕士论文
年　份: 2008年
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内容摘要

近年来,由于生活污水及工业废水的排放,人为因素造成的水体富营养化日趋严重,藻类等浮游生物大量繁殖,导致藻类等微生物代谢过程产生的致嗅微量有机物浓度大大升高,严重影响了饮用水的供水质量。以实验室制备的羟基化锌(ZnOOH)为催化剂,对比研究了单独臭氧氧化与ZnOOH催化臭氧氧化去除水中痕量难降解嗅味有机物——2-甲基异莰醇(2-MIB)的效能。结合催化剂的自身特点,详细分析了臭氧投量、催化剂投量、溶液pH值、碱度、自由基抑制剂以及不同水质背景等因素对催化剂活性和2-MIB降解效果的影响。研究发现,O3/ZnOOH体系对2-MIB有较强的去除能力,去除效能随催化剂投量的增加而增加,但当催化剂达到400mg以上时,催化效果的提高变得不显著。水中pH值是去除2-MIB的重要影响参数,单独氧化条件下2-MIB的去除效率随着水溶液pH值的升高而增大,碱性条件下的去除效果远远好于酸性条件;尽管投加催化剂可以提高在酸性条件下2-MIB的去除率,但中性偏碱性的水体中更有利于O3/ZnOOH体系对2-MIB的催化降解。HCO3-/ CO32-对水中2-MIB的降解具有双重作用,一方面使溶液的pH值升高,促进了臭氧分解产生更多的羟基自由基,促进了氧化反应的进行,而其同时与羟基自由基反应生成惰性中间体,对HO·氧化2-MIB有一定的抑制作用;尽管高碱度水体会一定程度上降低O3/ZnOOH体系对2-MIB的去除率,但与臭氧单独氧化相比,ZnOOH催化臭氧化对2-MIB仍有较高的去除率。自由基抑制剂叔丁醇对于单独臭氧氧化和O3/ZnOOH体系去除2-MIB都具有很强的抑制作用,甚至对O3/ZnOOH体系的抑制效果更为明显,间接表明O3/ZnOOH体系可以促进HO·的生成,且在氧化去除2-MIB的过程中遵循羟基自由基反应的机理。不同的水质背景对2-MIB的去除也有影响,自来水比蒸馏水更有利于2-MIB的降解;而在松花江水中单独臭氧氧化降解2-MIB的效果较差。

全文目录

摘要  4-5
Abstract  5-9
第1章绪论  9-21
  1.1 水资源现状  9-11
    1.1.1 水资源短缺  9
    1.1.2 水环境污染  9-10
    1.1.3 嗅味的主要来源  10-11
  1.2 水中致嗅微量有机物去除技术的发展动态  11-14
    1.2.1 活性炭吸附技术  12
    1.2.2 化学氧化技术  12-13
    1.2.3 生物预氧化技术  13
    1.2.4 膜分离技术  13
    1.2.5 联合工艺  13-14
  1.3 高级氧化处理技术(AOP)的基本原理及应用  14-20
    1.3.1 高级氧化处理技术的特点及概念的提出  14-16
    1.3.2 HO·自由基对有机物的氧化作用机理  16-18
    1.3.3 过渡金属氧化物催化氧化技术的应用  18-19
    1.3.4 催化臭氧化的影响因素  19-20
  1.4 课题研究的意义和主要内容  20-21
    1.4.1 课题研究的意义  20
    1.4.2 课题研究的主要内容  20-21
第2章实验材料和方法  21-26
  2.1 实验仪器和试剂  21-22
    2.1.1 实验仪器  21-22
    2.1.2 实验试剂  22
  2.2 实验方法  22-24
    2.2.1 溶液的配制  22-23
    2.2.2 实验步骤  23-24
  2.3 检测方法  24-26
第3章单独臭氧化去除2-MIB的效能研究  26-36
  3.1 O_3浓度的影响  26-28
  3.2 pH值的影响  28-30
  3.3 碱度的影响  30-32
  3.4 自由基抑制剂的影响  32-33
  3.5 不同水质条件的影响  33-34
  3.6 本章小结  34-36
第4章 O_3/ZnOOH系统去除2-MIB的效能研究  36-49
  4.1 催化剂的制备及表征  36-39
    4.1.1 催化剂的制备  36
    4.1.2 催化剂的表征  36-39
  4.2 O_3/ZnOOH系统去除2-MIB的效能分析  39-48
    4.2.1 催化剂的吸附、催化作用  39-40
    4.2.2 催化剂投量的影响  40-42
    4.2.3 pH值的影响  42-44
    4.2.4 碱度的影响  44-45
    4.2.5 自由基抑制剂的影响  45-47
    4.2.6 不同水质条件的影响  47-48
  4.3 本章小结  48-49
结论  49-51
参考文献  51-60
致谢  60-61
个人简历  61

羟基化锌催化臭氧化去除水中2-MIB的研究

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