二氧化锰活化过一硫酸盐降解水中有机污染物:晶面及污染物结构依赖性

来源 :华南理工大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:caoyouwen
下载到本地 , 更方便阅读
声明 : 本文档内容版权归属内容提供方 , 如果您对本文有版权争议 , 可与客服联系进行内容授权或下架
论文部分内容阅读
基于过一硫酸盐(PMS)的高级氧化技术(AOPs)由于其高反应性和稳定性,对水中难生化降解有机污染物的去除具有明显优势。锰氧化物因其低成本、多价态、资源丰富、环境友好等优点,在PMS活化中备受关注。然而,锰氧化物的催化活性整体上并不理想,因而如何提高锰氧化物的催化活性日益受到关注。通过晶相、形貌、缺陷调控等方法获得高活性的锰基催化材料是当前污染控制领域的研究热点,关于锰氧化物表面优势暴露晶面对PMS活化影响的报道还很少,研究也不够深入。另一方面,现有研究主要集中于催化剂对反应体系氧化效率和活化机理的影响,忽略了污染物结构对PMS活化过程的影响。鉴于此,本文合成了不同晶面的α-Mn O2,深入研究了其晶面与PMS活化性能的相互关系以及污染物电子结构对PMS活化机理的诱导作用,研究结果为构建高效的PMS活化体系及污染物的选择性去除提供了理论指导。获得的结论主要如下:(1)合成了三种不同晶面的α-MnO2以活化PMS降解对氯苯胺(PCA)。结果表明:α-Mn O2活化PMS具有晶面依赖性,相比100-MnO2和110-MnO2,310-MnO2具有更优异的PMS活化性能。淬灭实验、EPR检测、PMS分解实验、氘水实验及循环伏安实验表明310-MnO2活化PMS降解PCA的主要机制是催化剂介导的电子转移。通过巯基改性实验证实了310-MnO2表面高度暴露的Mn原子是PMS的活化位点。DFT计算表明PMS分子能够以较低的吸附能吸附在(310)晶面上,从而促进PMS活化和污染物降解。(2)系统研究了各种因素对310-MnO2/PMS体系去除水中有机污染物的影响,结果表明:310-Mn O2/PMS体系具有较宽的pH适应范围;在天然有机物质和无机阴离子存在下对目标污染物PCA表现出良好的选择性;在自来水、湖水和江水等实际水体中仍能高效去除PCA;能够有效去除罗丹明B、四环素、苯酚、吡虫啉等多种污染物;10次循环实验表明310-MnO2具有良好的催化稳定性。此外,通过GC-MS检测到PCA降解生成了N–(4–氯–苯基)–苯–1,4–二胺、苯胺和4,4’–二氯偶氮苯等中间产物并提出了PCA降解的三条可能路径。(3)在310-MnO2/PMS体系的基础上,选择了对氯苯胺、扑热息痛、磺胺二甲基嘧啶、吡虫啉、硝基苯、多菌灵六种目标污染物以研究污染物电子结构对PMS活化机理的影响。结果表明,污染物电子结构会诱导310-MnO2活化PMS机理的转变。其中,富电子污染物通过催化剂介导的电子转移机理被降解,贫电子污染物则是被单线态氧所氧化。在此基础上,提出了针对不同电子结构污染物,310-MnO2活化PMS的可能路径。
其他文献
自《大气污染防治行动计划》颁布以来,我国开展了大气污染防治工作,并取得了重大成就。全国74个重点城市年均PM2.5浓度降幅达47.2%,江苏、安徽、浙江等长三角省区PM2.5污染问题已得到有效遏制。然而,臭氧污染仍呈现快速上升和蔓延态势。臭氧污染已成为我国,尤其是长三角地区空气质量持续改善的瓶颈问题。由于臭氧与其前体物呈现复杂的非线性关系,精准识别臭氧敏感性成为制定有效臭氧防控策略的前提。然而现有
学位
近年来随着城市工业化进程的加速,越来越多的重金属变得活泼且被引入到环境中带来一系列问题。其中以重金属废水排放引起的环境问题为首,带来了一系列的空气和土壤重金属污染事件。砷和铜是两种常见的且对人体有严重危害作用的两种重金属元素。由于这两种重金属离子化学行为相反,因此制备出能够同时修复铜和砷离子重金属污染的材料成为环境修复研究的关注点。本研究通过共沉淀方法合成了能够对铜砷两种元素进行有效吸附的生物炭负
学位
中国经济正在向创新驱动转变,在经济转型的情境下,双创政策的号召、创业环境的完善使得创业活动蔚然展开。但是,由于外部环境复杂多变、创业经验缺乏等,创业失败屡见不鲜。所谓“祸福相依”,创业失败经验能够丰富创业者的创业知识体系,为后续创业活动打下基础。创业者如何利用创业失败经验,创业失败经验是通过何种方式、何种机制作用于后续创业活动的,吸引着学术界的关注。越来越多的学者将创业失败经验作为自变量,来探讨其
学位
产品包装会引发废弃物超量排放、资源浪费和环境污染等问题,在社会各界受到越来越多的关注。党的十九大指出绿色低碳循环发展经济体系将成为未来我国经济发展的主要方向,国务院也围绕产品包装问题相继出台一系列政策文件,明确指出要推进过度包装治理,推行限制商品过度包装的强制性标准,实现商品包装绿色化、减量化和循环化。礼品过度包装是商品过度包装中的“重灾区”,受到中国传统文化观和价值观的影响,礼品的赠送行为已经无
学位
喹啉和2-萘酚同属于苯系物,具有强烈的“致癌”“致畸”和“致突变”效应,广泛存在于印染废水、焦化废水和农药生产废水中。电芬顿技术和铁碳微电解技术同属于高级氧化技术,常用于难降解污染物的深度处理,电极材料的制备和改性是当前电芬顿研究的热点。电芬顿常用的阴极材料多为泡沫金属或贵金属,具有比表面积大、催化效果好的优点,但价格过于昂贵,难以大规模应用。研究开发了一种价廉、易制、高效的新型电芬顿阴极材料——
学位
当全球进入工业4.0时代,数字技术已经逐渐渗透到各类领域和各个产业,无论是分析消费者需求,还是产品的生产研发,以及公司的运营管理,都要借助以互联网、大数据、云计算等为代表的数字技术。当前,数字平台已经成为全球数字经济不可忽视的存在,它是数字技术、数字产品和数字化信息服务的提供方,为传统企业进行数字化转型提供基础设施和底层架构,数字平台通过“赋能”的方式帮助传统企业提升应对难以预测和动态变化环境的数
学位
随着手机的不断迭代更新,废旧手机已经成为世界上增长最快的固体废弃物之一,而手机电路板中含有丰富的稀贵金属,被称为“城市矿山”。本论文通过碘法浸出体系分步浸出回收废旧手机元器件中的金和铜,第一阶段采用H2SO4-H2O2浸出手机元器件中的铜;第二阶段通过Na2S2O8-KI体系浸出手机元器件中的贵金属金,最后通过溶剂萃取TBP-液体石蜡体系萃取浸出液中的金,使用抗坏血酸为还原剂还原萃金有机相中的金,
学位
中国互联网络信息中心发布的第48次《中国互联网络发展状况统计报告》中指出:截至2021年6月,我国网民规模达到10.11亿,互联网普及率达71.6%。互联网技术与人类生活紧密联系在一起,企业与用户沟通方式也发生质变,企业虚拟品牌社区应运而生。企业虚拟品牌社区是指由企业依托互联网技术建立的,供品牌爱好者们进行信息交流、情感沟通,同时为企业创造商业和社会价值的网络空间。企业虚拟品牌社区不仅为拥有共同爱
学位
随着采矿业的发展,酸性矿山废水产生的污染问题日益严重。镉(Cd)是酸性矿山废水中常见的重金属元素,对生态环境和人体健康有极大的威胁。因此如何有效去除水体中的镉已成为环境领域长期以来的研究重点。生物炭固定化微生物技术因去除效果出色、无二次污染更能耐受污染环境等特点被广泛用于重金属污染治理领域。本研究自广西某重金属硫化物尾矿中分离出一耐镉和硫酸根的菌群,研究了此菌群的生长特性及对Cd2+的去除效果。对
学位
在当今的数字经济时代,信息化程度日新月异,企业在变化迅速的经济环境中运作,其特点是竞争加剧和不可预测的技术变革,为了能够快速、及时响应市场变化需求,企业必须通过提升创新能力,构建核心竞争力来获得竞争优势。企业的创新活动离不开员工,研发人员是提升企业研发创新能力最重要的驱动力与核心源泉,正因如此,如何鼓励及激发研发人员提升创新绩效成为亟需解决的现实问题。与此同时新生代员工对工作的个性化需求也越来越强
学位