發(fā)布時間：2020-05-20 01:51

【摘要】：近年來利用綠色化學過程來處理難生物降解有機物是一個非�；钴S的研究課題。模擬含鐵氧化酶氧化特性的配合物在有機污染物的處理中能有效利用環(huán)境友好的氧化劑，諸如過氧化氫(H_2O_2)和分子氧等，受到國內(nèi)外越來越多的環(huán)境化學家的重視，并顯示了其誘人的前景。 開發(fā)出了對本課題有效的一種“仿生酶催化劑”及其載體，即催化劑四(1，4-二噻英)四氮雜卟啉鐵(簡稱為含硫四氮雜卟啉鐵，簡寫為FePz(dtn)_4)，，載體Amberlite CG400型離子交換樹脂。首次引入反應體系中氧化降解有機污染物。著重研究了無光(暗)反應、光反應降解動力學、光反應機理、活性中間體和自由基的形成和光降解產(chǎn)物等方面內(nèi)容。本研究提供了一種有效處理廢水中有機污染物的新方法和新催化劑，并揭示了光反應的反應機理，有助于很好的理解仿生光化學的反應機理。得到的主要實驗結果如下： (1)擔載有催化劑FePz(dtn)_4的陽離子型交換樹脂一方面由于它與FePz(dtn)_4的有效相互作用，增加了轉移電子活化分子氧的能力，從而大大提高了催化劑FePz(dtn)_4的催化降解效能；另一方面由于它的吸附性和親水性，使被降解底物能在催化劑周圍富集，增大了和催化劑的接觸幾率，從而使催化氧化降解底物的速率較大提高。催化劑FePz(dtn)_4經(jīng)多項重復性和穩(wěn)定性實驗測試，F(xiàn)ePz(dtn)_4對氧化反應比較穩(wěn)定，并能重復使用5次以上。 (2)含硫四氮雜卟啉鐵催化劑FePz(dtn)_4能夠模擬氧化酶活化分子氧氧化降解水中毒性有機污染物。并在較寬的pH范圍內(nèi)在暗反應和光反應條件下顯示了對有機污染物很好的降解能力。并以羅丹明B(RhB)、對硝基苯甲酸(NBA)和對氨基苯甲酸(PABA)為例作了較為詳細地研究和降解碎片分析。實驗表明對于羅丹明B，在暗反應經(jīng)7小時堿性溶液中降解率達52％；在可見光照下經(jīng)7小時在酸性、中性和堿性溶液中降解率分別約為50％，66％和92％。而在紫外光照下15分鐘內(nèi)不同pH溶液中降解率就可達90％。在FePz(dtn)_4／resin／O_2體系中光降解羅丹明B速度常數(shù)：K_(light)≈2 K_(rark)；即光反應速度比暗反應速度快近2倍。 (3)經(jīng)氣質(zhì)聯(lián)用技術和COD_(Cr)方法分析，F(xiàn)ePz(dtn)_4／O_2體系能夠在室溫、光照或無光照條件下數(shù)十分鐘和數(shù)小時之內(nèi)氧化和分裂目標分子的芳環(huán)產(chǎn)生降解小分子和礦化產(chǎn) 催化分子氧降解水中有機污染物 物。如在無光(暗)反應中能在24小時內(nèi)將對硝基苯甲酸(NBA)降解達85%以上。 在光反應中7小時內(nèi)對氨基苯甲酸(PABA)CODcr值下降19%。 砰)借助EPR技術和DPD方法，以羅丹明B為例已經(jīng)檢測到降解溶液中含有HZoZ， ‘02，·oH，02一’等活性中間體。同時在小分子降解溶液(如PABA)也檢測到·oH和 較高濃度的HZO:(可達6卿)，據(jù)此推測出在光反應過程中主要由FePz(dtu)4產(chǎn)生 的氧化能力很強的經(jīng)基自由基和超氧負離子游離基的降解有機污染物的機理。
【學位授予單位】：武漢大學
【學位級別】：博士
【學位授予年份】：2004
【分類號】：X703

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