【摘要】：聚丙烯酰胺(PAM)是一種水溶性線性聚合物,在被廣泛應用的同時,也帶來了嚴重的環(huán)境污染問題。本文采用非均相電Fenton法對PAM進行初步降解,并聯(lián)合微生物對其進行深度降解,有效地提高了 PAM的降解效率。綜合運用電化學、分析化學以及微生物學的方法,深入探索了 PAM的電Fenton降解途徑以及微生物對PAM深度降解。首先采用分子量為1.5 ×10~7,水解度為25%的部分水解PAM作為目標降解物,采用非均相電Fenton法對PAM實施降解研究。結(jié)果表明:在相同電勢下,以Fe3O4/GF為工作電極時降解效果最佳;pH對降解影響不大,實驗選取pH=7;不同電勢對PAM的降解有不同的影響,當降解電勢為~(-1).1v時,降解效果最好,該電勢下溶液中氨氮上升到82.78 mg.L~(-1),COD從508.17mg.L~(-1)降到410.67 mg·L~(-1),降解率達19.19%,對比粘度下降接近于1。采用同樣的方法對分子量為1.75 × 106、6.6 × 106PAM進行降解,降解效果與分子量為1.5 × 10~7的降解效果基本相同。運用GPC、FTIR、XPS等測試方法對PAM降解前后的樣品進行了表征。結(jié)果表明:羥基自由基會首先選擇PAM中“頭-頭”結(jié)構(gòu)的位置進攻碳鏈,碳鏈在此位置發(fā)生斷裂并形成碳自由基,過程中可以釋放小分子有機/無機碳化合物。由斷鍵形成的碳中心自由基極不穩(wěn)定,并且具有與氧反應以產(chǎn)生過氧大分子自由基的強烈傾向。過氧自由基具有提取聚合物主鏈中可用的氫原子的能力,這會導致新的碳中心自由基和過氧化氫物的生成。這種大分子的過氧化氫端基可以容易地分解形成氧中心自由基和羥基自由基。羥基自由基可以進一步奪取氫原子,從而形成新的碳中心自由基。氧中心自由基和碳中心自由基之間通過組合反應形成醚鍵使反應終止。以這種方式,使高穩(wěn)定性的聚合物發(fā)生碳鏈重組并改變了其穩(wěn)定性。過量的羥基自由基可能有機會攻擊主鏈上的其他C-C鍵,根據(jù)實驗結(jié)果推測是通過氫奪取引入C=O(酮)的。在采用微生物進行深度降解時發(fā)現(xiàn),PAM降解是一個鏈縮短的過程,該過程伴隨著醚鍵的產(chǎn)生。基于結(jié)構(gòu)分析,提出了微生物對HPAM的進攻發(fā)生在碳主鏈的“頭-頭”聯(lián)接處。該處的兩個α-[-CH-]首先被氧化成[-C-OH],之后在[-CH2～C-OH]處斷裂,產(chǎn)生的小分子有機酸進入微生物細胞內(nèi)供微生物代謝,然后兩個[-CH2-OH]之間發(fā)生脫水反應生成醚鍵將開裂處重新聯(lián)接。
【圖文】：

解ＰＡＭ（分子量為１．５邋Ｘ１０７，后面沒有明確指出均為此分子量）具有不同的降解效逡逑果。在電勢－0．７ｖ（ＶＳ．ＳＣＥ），，分別以邋ＦｅＯＯＨ／ＧＦ、Ｆｅ２0３／ＧＦ、Ｆｅ３０４／ＧＦ邋作為陰極材逡逑料進行了邋ＰＡＭ降解實驗。從圖３．１可以看出，ＰＡＭ初始樣出峰時間為２３．２６邋ｍｉｎ，逡逑經(jīng)三種陰極材料分別降解３天后，三者分別對應的ＧＰＣ出峰時間分別為２６．２２邋ｍｉｎ、逡逑２６．５１邋ｍｉｎ、２７．４４邋ｍｉｎ。在這三種鐵（氧）氧化物／ＧＦ材料中，Ｆｅ３０４／ＧＦ的催化活性最逡逑高，Ｆｅ２０３／ＧＦ邋次之，而邋ＦｅＯＯＨ／ＧＦ邋最低。逡逑－０．７ｖ逡逑２７．４４ｍｉｎ＜＾邐＾邐Ｆｅ３０４／ＧＦ逡逑７邐２６．５１邋ｍｉｎ邋／逡逑§邐２６．２２ｍｉｒｒ＾ｒ邐—？【恐逡逑邐邐邋’，邐ＦｅＯＯＨ／Ｇｉｙ逡逑２３．２Ｑｉｑｊｎ邋＾邐邐逡逑／邋Ｉ逡逑／邋＼邐Ｚ、邐原樣逡逑Ｉ邐１邐Ｉ邐＇邐Ｉ逡逑２０邐３０邐４０逡逑Ｔｉｍｅ（ｍｉｎ）逡逑圖３．１不同鐵（氫）氧化物／ＧＦ電極降解ＰＡＭ的ＧＰＣ譜圖逡逑Ｆｉｇ．邋３．１邋ＧＰＣ邋ｐａｔｔｅｒｎｓ邋ｏｆ邋ＰＡＭ邋ｄｅｇｒａｄａｔｉｏｎｂｙ邋ｄｉｆｆｅｒｅｎｔ邋Ｉｒｏｎ邋（Ｈｙｄｒｏｇｅｎ）邋Ｏｘｉｄｅ邋／邋ＧＦ邋ｅｌｅｃｔｒｏｄｅ逡逑Ｆｅ３０４／ＧＦ復合材料的催化活性最高。它們有這樣的差異，其原因在于非均相逡逑電Ｆｅｎｔｏｎ過程中產(chǎn)生的Ｈ２０２會降低Ｆｅ（ＩＩＩ）向Ｆｅ（ＩＩ）的轉(zhuǎn)化，由于鐵（氫）氧化物的逡逑結(jié)構(gòu)不同

３．３．１．２不同ｐＨ環(huán)境對ＰＡＭ降解的影響逡逑以Ｆｅ３0４／ＧＦ為工作電極，探究不同ｐＨ環(huán)境對ＰＡＭ降解的影響。實驗以磷酸逡逑鹽為緩沖體系。從圖３．２可以得到知道，酸性環(huán)境下有利于ＰＡＭ的非均相電Ｆｅｎｔｏｎ逡逑催化降解，中性次之，堿性最差。體系ｐＨ為５、７、９對應ＰＡＭ降解時間分別為逡逑２５．３４邋ｍｉｎ、２７．４１邋ｍｉｎ、２７．５９邋ｍｉｎ，酸性與中性條件下降解產(chǎn)物出峰時間大致相同，逡逑堿性條件不利于電Ｆｅｎｔｏｎ催化反應的進行。逡逑——原樣＿逡逑一邋一ｐＨ＝９逡逑■邋－邋－邋ｐＨ＝７逡逑一－一邋ｐＨ＝５逡逑＿邐／邋‘邋＼邐…一？逡逑．邋＿邋＿邋—＿．邋＾邐，邋？邋—？？邋－邋—？邋＊邋＂＊＊＊＂邐—邋－邋——邋－邋—邋？邋＿逡逑２邋邐邋／邋？邋．．逡逑，＇、邐邐逡逑邐一邐＼邐ｚ逡逑—邐、邐邐逡逑Ｊ邐逡逑Ｉ邐＇邐］邐＇邐Ｉ逡逑２０邐３０邐４０逡逑Ｔｉｍｅ（ｍｉｎ）逡逑圖３．２不同ｐＨ環(huán)境ＰＡＭ降解ＧＰＣ譜圖逡逑Ｆｉｇ．邋３．２邋ＧＰＣ邋ｐａｔｔｅｒｎｓ邋ｏｆ邋ＰＡＭ邋ａｆｔｅｒ邋ｄｅｇｒａｄａｔｉｏｎ邋ａｔ邋ｄｉｆｆｅｒｅｎｔ邋ｐＨ邋ｅｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔｓ逡逑實驗過程中探宄了不同ｐＨ環(huán)境下ＰＡＭ溶液對比粘度、ＣＯＤ隨時間的變化，逡逑從圖３．３可以發(fā)現(xiàn)，隨著降解時間的增加，各個ｐＨ下的溶液對比黏度、ＣＯＤ均是逡逑下降的。當ｐＨ＝５、７時，溶液的對比黏度和ＣＯＤ變化始終很是接近，對比粘度接逡逑近１
【學位授予單位】：合肥工業(yè)大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2017
【分類號】：O632.6

【參考文獻】

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本文編號：2535346