纖維素穩(wěn)定Pd/Fe納米顆粒的制備及催化還原2,2’,4,4’-四溴聯(lián)苯醚的研究
發(fā)布時間:2021-06-07 20:55
多溴聯(lián)苯醚(PBDEs)是一種新型的持久性有機(jī)污染物,化學(xué)性質(zhì)穩(wěn)定,在環(huán)境中難以降解,給生態(tài)環(huán)境和人類健康造成了嚴(yán)重危害。PBDEs同系物中2,2’,4,4’-四溴聯(lián)苯醚(BDE47)的毒性最大且在環(huán)境中的檢出頻率高。因此,開發(fā)安全高效、環(huán)境友好的BDE47降解技術(shù)日益受到人們的關(guān)注。近年來,Pd/Fe納米顆粒(Pd/Fe NPs)因其比表面積大、反應(yīng)活性高等優(yōu)點(diǎn),被廣泛應(yīng)用于鹵代有機(jī)污染物的脫鹵降解,但其在使用過程中易發(fā)生團(tuán)聚和氧化現(xiàn)象,致使其遷移性和反應(yīng)活性下降。針對這一問題,本研究在Pd/Fe NPs的制備過程中,分別添加聚陰離子纖維素(PAC)、羥乙基纖維素(HEC)和羥丙基甲基纖維(HPMC)等穩(wěn)定劑對納米顆粒表面改性,并通過表征和反應(yīng)活性實(shí)驗(yàn),篩選出性能更優(yōu)的穩(wěn)定劑。在此基礎(chǔ)上,本研究利用聚陰離子纖維素穩(wěn)定Pd/Fe NPs(PAC-Pd/Fe NPs)構(gòu)建了高效的BDE47催化還原反應(yīng)體系,考察了PAC投加量、Pd負(fù)載率、PAC-Pd/Fe NPs投加量、溫度、初始pH、BDE47初始濃度、腐殖酸(HA)、溶解氧(DO)和陰離子等因素對BDE47去除的影響,并建立反應(yīng)動力...
【文章來源】:華南理工大學(xué)廣東省 211工程院校 985工程院校 教育部直屬院校
【文章頁數(shù)】:129 頁
【學(xué)位級別】:博士
【部分圖文】:
PBDEs結(jié)構(gòu)式Figure1-1ChemicalstructureofPBDEs
始濃度 10 mg/L 的 BDE47 模擬廢水降解 96%以上。馬彬[135]對比研泳法和水合脫還原-恒溫干燥法制備的鈀修飾石墨烯電極對 PBDEs性能,發(fā)現(xiàn)這兩種電極都對目標(biāo)污染物有很好的降解效果,3 h 內(nèi)可%。桑那大學(xué)的Cheng等[136]通過考察鈀負(fù)載碳布和石墨烯電極對苯酚的催化還原脫氯的機(jī)理,如圖 1-2 所示。反應(yīng)系統(tǒng)中的 H2O 分子或 H+電解和析氫作用,產(chǎn)生強(qiáng)還原性的 H 原子或 H 負(fù)離子[137],并吸附Hads復(fù)合物,然后與吸附在電極表面的氯代有機(jī)物發(fā)生加氫還原反裂。為了保證電解和析氫反應(yīng)產(chǎn)生的 H 原子不進(jìn)一步形成 H2分子(如 Pd、Pt、Ru 和 Ni 等)作為催化劑。過渡金屬(Pd、Pt、Ru 和中存在 d 電子和空的 d 軌道,氫原子易被吸附并存儲在其晶格中,應(yīng)所需的強(qiáng)還原劑。另外,過渡金屬還能一定程度上削弱 C-Cl 的鍵ds對有機(jī)氯化物的加氫還原反應(yīng)。
第一章 緒論化劑,在微波的協(xié)同作用下,可實(shí)現(xiàn)對 BDE209 和 BDE47 的快速脫溴,其中間產(chǎn)物分別為一溴~二溴聯(lián)苯醚和 DE、一溴~三溴聯(lián)苯醚。研究表明[149-155],Pd/Fe 雙金屬系統(tǒng)還原 PBDEs 的脫溴順序與 nZVI 不相同。Zhuang 等[151]認(rèn)為 Pd/Fe 納米顆粒降解 BDE20的反應(yīng)中,對位上的溴原子首先脫除,其次是間位,最后是鄰位。Fang 等[146]和 Lv 等[152也發(fā)現(xiàn)在 nZVI 雙金屬系統(tǒng)中鄰位的溴原子比間位和對位上的溴原子難脫除。Wang等[154]和李長芳等[155]認(rèn)為催化加氫是Pd/Fe NPs降解PBDEs的主要反應(yīng)機(jī)制薛南冬等[156]推測其主要反應(yīng)歷程如圖 1-3 所示:
【參考文獻(xiàn)】:
期刊論文
[1]雙金屬系統(tǒng)還原脫溴降解多溴聯(lián)苯醚(PBDEs)研究進(jìn)展[J]. 薛南冬,陳宣宇,劉寒冰. 環(huán)境工程學(xué)報. 2016(05)
[2]長江中游沉積物中多溴聯(lián)苯醚的污染特征及風(fēng)險評價[J]. 田奇昌,唐洪波,夏丹,王莎莎,高麗榮. 環(huán)境科學(xué). 2015(12)
[3]多溴聯(lián)苯醚在電子拆解區(qū)及周邊土壤和灰塵中的分布規(guī)律和源分析[J]. 張龍,王俊霞,徐峰,張剛,王雅玨,張衛(wèi),林匡飛. 農(nóng)業(yè)環(huán)境科學(xué)學(xué)報. 2015(09)
[4]多溴聯(lián)苯醚(PBDEs)光降解研究現(xiàn)狀[J]. 劉芃巖,路佳良,孫佳惠,田燕燕,張彥娜. 環(huán)境化學(xué). 2015(02)
[5]PBDEs的來源特征、環(huán)境分布及污染控制[J]. 韋朝海,廖建波,劉潯,吳超飛,吳海珍,關(guān)清卿. 環(huán)境科學(xué)學(xué)報. 2015(10)
[6]多溴聯(lián)苯醚在環(huán)境中的污染現(xiàn)狀研究進(jìn)展[J]. 王維,周俊麗,裴淑瑋,高富,劉征濤. 環(huán)境化學(xué). 2014(07)
[7]納米零價鐵降解水中多溴聯(lián)苯醚(PBDEs)及降解途徑研究[J]. 楊雨寒,徐偉偉,彭思侃,盧善富,相艷,梁大為. 環(huán)境科學(xué). 2014(03)
[8]太湖沉積物中多溴聯(lián)苯醚和類二英多氯聯(lián)苯的水平垂直分布[J]. 馬召輝,金軍,亓學(xué)奎,王英,姜霞,何松潔,李明圓. 環(huán)境科學(xué). 2013(03)
[9]納米Pd/Fe催化甲醇/水中2,2’,4,4’-四溴聯(lián)苯醚(BDE-47)還原脫溴[J]. 李長芳,胡勇有,黃國富. 環(huán)境科學(xué)學(xué)報. 2012(10)
[10]Characterizing the optimal operation of photocatalytic degradation of BDE-209 by nano-sized TiO2[J]. Ka Lai Chow,Yu Bon Man,Nora Fung Yee Tam,Ming Hung Wong. Journal of Environmental Sciences. 2012(09)
博士論文
[1]納米零價鐵鈀/微生物聯(lián)合體系降解2,2’,4,4’-四溴聯(lián)苯醚的研究[D]. 呂源財.華南理工大學(xué) 2016
[2]用改性纖維素制備高分散貴金屬催化劑及其加氫性能研究[D]. 張火利.北京化工大學(xué) 2013
[3]還原—氧化兩步處理法降解水中典型溴代阻燃劑的研究[D]. 羅斯.南京大學(xué) 2011
[4]腐殖酸對納米零價鐵修復(fù)污染物的抑制及抗抑制機(jī)理研究[D]. 納曼.浙江大學(xué) 2010
[5]納米鈀/鐵雙金屬體系對氯代有機(jī)物催化還原脫氯研究[D]. 王向宇.哈爾濱工業(yè)大學(xué) 2009
[6]廣州市大氣環(huán)境中多溴聯(lián)苯醚(PBDEs)和多氯聯(lián)苯(PCBs)的初步研究[D]. 陳來國.中國科學(xué)院研究生院(廣州地球化學(xué)研究所) 2006
碩士論文
[1]改性納米零價鐵去除水中溴酸鹽的研究[D]. 徐詠詠.浙江大學(xué) 2013
[2]納米Pd/Fe催化還原降解2,2’,4,4’-四溴聯(lián)苯醚的研究[D]. 李長芳.華南理工大學(xué) 2012
[3]石墨烯電極制備及其電催化PBDEs脫溴性能[D]. 馬彬.大連理工大學(xué) 2011
[4]鈀修飾石墨烯電極對PBDEs的電還原脫溴[D]. 趙淼.大連理工大學(xué) 2010
[5]碳納米管修飾電極對PCBs和PBDEs的電催化還原脫鹵[D]. 趙世巖.大連理工大學(xué) 2009
本文編號:3217292
【文章來源】:華南理工大學(xué)廣東省 211工程院校 985工程院校 教育部直屬院校
【文章頁數(shù)】:129 頁
【學(xué)位級別】:博士
【部分圖文】:
PBDEs結(jié)構(gòu)式Figure1-1ChemicalstructureofPBDEs
始濃度 10 mg/L 的 BDE47 模擬廢水降解 96%以上。馬彬[135]對比研泳法和水合脫還原-恒溫干燥法制備的鈀修飾石墨烯電極對 PBDEs性能,發(fā)現(xiàn)這兩種電極都對目標(biāo)污染物有很好的降解效果,3 h 內(nèi)可%。桑那大學(xué)的Cheng等[136]通過考察鈀負(fù)載碳布和石墨烯電極對苯酚的催化還原脫氯的機(jī)理,如圖 1-2 所示。反應(yīng)系統(tǒng)中的 H2O 分子或 H+電解和析氫作用,產(chǎn)生強(qiáng)還原性的 H 原子或 H 負(fù)離子[137],并吸附Hads復(fù)合物,然后與吸附在電極表面的氯代有機(jī)物發(fā)生加氫還原反裂。為了保證電解和析氫反應(yīng)產(chǎn)生的 H 原子不進(jìn)一步形成 H2分子(如 Pd、Pt、Ru 和 Ni 等)作為催化劑。過渡金屬(Pd、Pt、Ru 和中存在 d 電子和空的 d 軌道,氫原子易被吸附并存儲在其晶格中,應(yīng)所需的強(qiáng)還原劑。另外,過渡金屬還能一定程度上削弱 C-Cl 的鍵ds對有機(jī)氯化物的加氫還原反應(yīng)。
第一章 緒論化劑,在微波的協(xié)同作用下,可實(shí)現(xiàn)對 BDE209 和 BDE47 的快速脫溴,其中間產(chǎn)物分別為一溴~二溴聯(lián)苯醚和 DE、一溴~三溴聯(lián)苯醚。研究表明[149-155],Pd/Fe 雙金屬系統(tǒng)還原 PBDEs 的脫溴順序與 nZVI 不相同。Zhuang 等[151]認(rèn)為 Pd/Fe 納米顆粒降解 BDE20的反應(yīng)中,對位上的溴原子首先脫除,其次是間位,最后是鄰位。Fang 等[146]和 Lv 等[152也發(fā)現(xiàn)在 nZVI 雙金屬系統(tǒng)中鄰位的溴原子比間位和對位上的溴原子難脫除。Wang等[154]和李長芳等[155]認(rèn)為催化加氫是Pd/Fe NPs降解PBDEs的主要反應(yīng)機(jī)制薛南冬等[156]推測其主要反應(yīng)歷程如圖 1-3 所示:
【參考文獻(xiàn)】:
期刊論文
[1]雙金屬系統(tǒng)還原脫溴降解多溴聯(lián)苯醚(PBDEs)研究進(jìn)展[J]. 薛南冬,陳宣宇,劉寒冰. 環(huán)境工程學(xué)報. 2016(05)
[2]長江中游沉積物中多溴聯(lián)苯醚的污染特征及風(fēng)險評價[J]. 田奇昌,唐洪波,夏丹,王莎莎,高麗榮. 環(huán)境科學(xué). 2015(12)
[3]多溴聯(lián)苯醚在電子拆解區(qū)及周邊土壤和灰塵中的分布規(guī)律和源分析[J]. 張龍,王俊霞,徐峰,張剛,王雅玨,張衛(wèi),林匡飛. 農(nóng)業(yè)環(huán)境科學(xué)學(xué)報. 2015(09)
[4]多溴聯(lián)苯醚(PBDEs)光降解研究現(xiàn)狀[J]. 劉芃巖,路佳良,孫佳惠,田燕燕,張彥娜. 環(huán)境化學(xué). 2015(02)
[5]PBDEs的來源特征、環(huán)境分布及污染控制[J]. 韋朝海,廖建波,劉潯,吳超飛,吳海珍,關(guān)清卿. 環(huán)境科學(xué)學(xué)報. 2015(10)
[6]多溴聯(lián)苯醚在環(huán)境中的污染現(xiàn)狀研究進(jìn)展[J]. 王維,周俊麗,裴淑瑋,高富,劉征濤. 環(huán)境化學(xué). 2014(07)
[7]納米零價鐵降解水中多溴聯(lián)苯醚(PBDEs)及降解途徑研究[J]. 楊雨寒,徐偉偉,彭思侃,盧善富,相艷,梁大為. 環(huán)境科學(xué). 2014(03)
[8]太湖沉積物中多溴聯(lián)苯醚和類二英多氯聯(lián)苯的水平垂直分布[J]. 馬召輝,金軍,亓學(xué)奎,王英,姜霞,何松潔,李明圓. 環(huán)境科學(xué). 2013(03)
[9]納米Pd/Fe催化甲醇/水中2,2’,4,4’-四溴聯(lián)苯醚(BDE-47)還原脫溴[J]. 李長芳,胡勇有,黃國富. 環(huán)境科學(xué)學(xué)報. 2012(10)
[10]Characterizing the optimal operation of photocatalytic degradation of BDE-209 by nano-sized TiO2[J]. Ka Lai Chow,Yu Bon Man,Nora Fung Yee Tam,Ming Hung Wong. Journal of Environmental Sciences. 2012(09)
博士論文
[1]納米零價鐵鈀/微生物聯(lián)合體系降解2,2’,4,4’-四溴聯(lián)苯醚的研究[D]. 呂源財.華南理工大學(xué) 2016
[2]用改性纖維素制備高分散貴金屬催化劑及其加氫性能研究[D]. 張火利.北京化工大學(xué) 2013
[3]還原—氧化兩步處理法降解水中典型溴代阻燃劑的研究[D]. 羅斯.南京大學(xué) 2011
[4]腐殖酸對納米零價鐵修復(fù)污染物的抑制及抗抑制機(jī)理研究[D]. 納曼.浙江大學(xué) 2010
[5]納米鈀/鐵雙金屬體系對氯代有機(jī)物催化還原脫氯研究[D]. 王向宇.哈爾濱工業(yè)大學(xué) 2009
[6]廣州市大氣環(huán)境中多溴聯(lián)苯醚(PBDEs)和多氯聯(lián)苯(PCBs)的初步研究[D]. 陳來國.中國科學(xué)院研究生院(廣州地球化學(xué)研究所) 2006
碩士論文
[1]改性納米零價鐵去除水中溴酸鹽的研究[D]. 徐詠詠.浙江大學(xué) 2013
[2]納米Pd/Fe催化還原降解2,2’,4,4’-四溴聯(lián)苯醚的研究[D]. 李長芳.華南理工大學(xué) 2012
[3]石墨烯電極制備及其電催化PBDEs脫溴性能[D]. 馬彬.大連理工大學(xué) 2011
[4]鈀修飾石墨烯電極對PBDEs的電還原脫溴[D]. 趙淼.大連理工大學(xué) 2010
[5]碳納米管修飾電極對PCBs和PBDEs的電催化還原脫鹵[D]. 趙世巖.大連理工大學(xué) 2009
本文編號:3217292
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