臭氧及同相催化臭氧化降解有機物的動力學研究.pdf

1、本文首先綜述了臭氧的物理化學性質和在水處理方面的應用經(jīng)驗，重點探討了近年來發(fā)展起來的金屬催化臭氧化技術?；诔粞跛幚眍I域的研究現(xiàn)狀和一些不足，提出了本論文的研究目的和主要任務。本論文的研究內容主要包括三部分：單獨臭氧化降解對苯二甲酸的動力學及機制研究；Fe2+/Fe3+催化臭氧化降解苯酚的研究；Mn2+催化臭氧化降解草酸的定量化解析。上述研究結果對推動臭氧類水處理技術（特別是催化臭氧化水處理技術）在實際中的應用具有重要意義。

2、在第四章中，研究了臭氧化對苯二甲酸（TA）的降解效率，并對該過程的動力學特性和降解機理進行了探討。結果表明，TA與臭氧的反應速率常數(shù)kO3-TA為（0.047±0.010） L·mol-1·s-1，與羥基自由基的kOH-TA為2.28×109 L·mol-1·s-1，以上結果與TA臭氧化降解的表觀反應速率常數(shù)相一致。采用高效液相色譜（HPLC）和離子色譜（IC）分析了TA降解過程的中間產物，其中主要包括苯甲酸、酒石酸、甲酸和草酸，在此基

3、礎上提出了臭氧化TA的可能降解歷程。 第五章的研究結果表明，在一定條件下，在苯酚的臭氧化降解過程中，臭氧分子與苯酚及苯氧負離子的直接反應是苯酚降解的主要原因。Fe2+和Fe3+對臭氧化降解苯酚均具有催化作用，其中Fe2+的催化效果更佳。Fe2+催化降解苯酚的機理是：苯酚在臭氧化降解過程中產生了H2O2，分別同臭氧和Fe2+形成了O3/H2O2和Fenton體系這兩種高級氧化技術，從而提高苯酚的去除。經(jīng)分析并計算表明，不同體系Rc

4、t值的大小為：O3/ Fe2+>O3/ Fe3+>O3。這個結果也與苯酚的降解效果相一致。 在第六章中，利用Mn2+/O3氧化體系降解了草酸，從動力學角度探討并定量化解析了Mn2+催化臭氧化降解草酸的作用機制。結果表明，加入Mn2+能明顯提高臭氧化降解草酸的效率，體系Rct值也有所增大。Mn2+/O3降解草酸的途徑主要包括以下三種方式：第一，臭氧的直接氧化反應；第二，羥基自由基（水中溶解臭氧分解產生）的氧化反應；第三，Mn4+和

5、Mn7+等高價錳對草酸的氧化反應。溶液pH不但直接影響Mn2+/O3降解草酸的效率，而且還決定了三者的貢獻大小。在本實驗條件下，當pH為2.9時，Mn2+/O3降解草酸的表觀反應速率常數(shù)為28.280×10-4s-1，三者對草酸降解的百分比貢獻為：fO3：fOH：frest=2.1：19.0：78.9；當pH為5.3、8.0和10.0時，草酸降解的表觀反應速率常數(shù)分別為1.597×10-4s-1、1.535×10-4s-1和1.545×