学位论文 > 优秀研究生学位论文题录展示

紫外光和自然光降解全氟辛酸及机理研究

作　者: 刘丹丹
导　师: 王广才
学　校: 中国地质大学（北京）
专　业: 地下水科学与工程
关键词: 全氟辛酸光降解 Fe(Ⅲ) EPR 自由基
分类号: X592
类　型: 博士论文
年　份: 2013年
下　载: 57次
引　用: 0次
阅　读: 论文下载

内容摘要

由于被广泛的应用于工业制造、医疗和商业产品,全氟辛酸(PFOA)在环境介质中检出率很高。大量的研究表明,PFOA具有生物毒性,潜在的生物蓄积性和环境持久性。因此已经广泛的引起了科学家的注意。美国环保总局将其称为“可能致癌物质”。PFOA的水溶性好,迁移转化速度快,容易造成地下水和地表水的严重污染。PFOA极其稳定,中所含的C-F键能极强,传统的处理方法对PFOA的作用甚微。因此本研究以PFOA为研究对象,以光降解为研究手段,研究了在Fe(Ⅲ)参与下PFOA在自然光和UV光两种光源下的降解情况。研究发现在Fe (Ⅲ)存在的条件下,PFOA在自然光和UV光下都可以发生降解。在UV光下,当PFOA的初始浓度为49.8μM, Fe (Ⅲ)的浓度为480μM,反应180min后PFOA的降解率是97.8%,脱氟率是26.5%。加入双氧水以后,降解率是78.0%,脱氟率是18.9%。加入过硫酸根以后,降解率是91.7%,脱氟率是50.7%。在自然光的条件下发现了相似的现象：反应28天后,三个系统中的降解率分别是97.5%、74.8%、88%,脱氟率分别是13.6、15.6%、48.6%。双氧水的加入抑制了反应的进行；过硫酸根虽然也打破了络合物的形成降低了去除率但是却增加了脱氟率。用吸光度的变化、猝灭自由基、EPR等方法研究了PFOA光解的可能路径。通过研究发现1)在只有铁和PFOA的反应系统中,两个会反应成成络合物,并且在光的激发下会产生C7F15COO·自由基,这是PFOA降解关键的一步；Fe(Ⅲ)在紫外光的激发下会和水反应生成羟基自由基·OH,会攻击PFOA达到降解的效果；2)在加入双氧水后会打破铁和PFOA形成的络合物,通过络合物受激发而达到的降解过程被终止；3)过硫酸根部分打破铁和PFOA形成的络合物,其产生的自由基会和水反应生成羟基自由基。该反应的速度较慢,有利于自由基攻击PFOA达到降解的效果。

全文目录

摘要  5-6
Abstract  6-9
目录  9-11
图表目录  11-13
第1章绪论  13-32
  1.1 全氟辛酸(PFOA)的理化性质  13-14
  1.2 环境中全氟化辛酸的来源  14-18
    1.2.1 全氟羧酸的生产  14-16
    1.2.2 含氟聚合物的制造和加工  16
    1.2.3 含氟聚合物的分散  16-17
    1.2.4 液体灭火泡沫  17-18
    1.2.5 前体物的降解  18
  1.3 环境中PFOA的污染状况  18-20
    1.3.1 水体中PFOA的污染状况  19
    1.3.2 大气中PFOA的污染状况  19
    1.3.3 土壤沉积物中PFOA的污染状况  19-20
    1.3.4 动物以及人体内PFOA的状况  20
  1.4 PFOA的毒性  20-22
    1.4.1 肝脏毒性  21
    1.4.2 神经毒性  21
    1.4.3 生殖毒性  21
    1.4.4 遗传毒性  21-22
    1.4.5 其他潜在毒性  22
  1.5 PFOA的检测方法  22-25
    1.5.1 高效液相色谱法(HPLC)  23-24
    1.5.2 高效液相色谱-质谱(HPLC-MS)  24
    1.5.3 高效液相色谱-串联质谱(HPLC/MS/MS &LC/MS/MS)  24-25
  1.6 PFOA的治理方法研究现状  25-30
    1.6.1 吸附法  25-26
    1.6.2 生物降解法  26
    1.6.3 高级氧化法  26-27
    1.6.4 光分解法  27-30
  1.7 本文研究内容及技术路线  30-32
第2章 UV光对PFOA在分解的研究  32-62
  2.1 前言  32-33
  2.2 实验部分  33-37
    2.2.1 仪器与试剂  33-34
    2.2.2 测试方法  34-36
    2.2.3 实验过程  36
    2.2.4 PFOA降解的评价方法  36-37
  2.3 结果与讨论  37-60
    2.3.1 光解PFOA试剂的选择  37-39
    2.3.2 Fe(Ⅲ)+PFOA反应系统  39-47
    2.3.3 Fe(Ⅲ)+H_2O_2+PFOA反应系统  47-52
    2.3.4 Fe(Ⅲ)+S_2O_8~(2-)+PFOA反应系统  52-57
    2.3.5 三个反应系统的比较  57-60
  2.5 本章小结  60-62
第3章自然光下PFOA的降解研究  62-76
  3.1 前言  62-63
  3.2 实验部分  63-64
    3.2.1 仪器与试剂  63
    3.2.2 测试方法  63-64
    3.2.3 实验过程  64
  3.3 结果与讨论  64-74
    3.3.1 光照实验以及条件控制  64-67
      3.3.1.1 实验场地光照条件  64-65
      3.3.1.2 室外温度对降解的影响  65-66
      3.3.1.3 不同波长光对PFOA的降解研究  66-67
    3.3.3 PFOA在自然光下的分解状况  67-70
    3.3.4 过氧化氢和过硫酸根对反应的影响  70-74
  3.4 本章总结  74-76
第4章机理研究  76-93
  4.1 前言  76-77
  4.2 实验方法  77-78
    4.2.0 仪器和试剂  77
    4.2.1 吸光度的测定  77
    4.2.2 自由基猝灭实验  77-78
    4.2.3 EPR实验  78
  4.3 结果与讨论  78-88
    4.3.1 溶液吸光度的变化  78-79
    4.3.2 Fe(Ⅲ)+PFOA反应系统中自由基的识别  79-83
    4.3.3 Fe(Ⅲ)+H_2O_2+PFOA反应系统中自由基的识别  83-85
    4.3.4 Fe(Ⅲ)+S_2O_8~(2-)+PFOA反应系统中自由基的识别  85-88
  4.4 光降解PFOA的机理  88-91
  4.5 本章小结  91-93
第5章结论与建议  93-96
  5.1 主要结论  93-94
  5.2 本文创新点  94-95
  5.3 建议  95-96
致谢  96-97
参考文献  97-103
附录作者简介  103

紫外光和自然光降解全氟辛酸及机理研究

内容摘要

全文目录

相似论文