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氯代芳烃是一种难于降解的持久性有机污染物,对环境和人类健康具有极大的危害,对其进行消减处理具有重大的意义。论文主要针对氯代芳烃中的代表性物质滴滴涕(DDT)开展去除和降解研究。通过X射线衍射(XRD)、透射电镜(TEM)、N2吸附/脱附、傅里叶红外光谱、气相质谱联用(GC-MS)等分析手段,比较系统地研究了水相中DDT的吸附去除和脱氯降解反应,得到的主要研究结果如下:
1.介孔分子筛吸附去除水中DDTHMS、MCM-41、SBA-15和MCM-48对水中DDT具有很好的吸附去除性能,其中以SBA-15的吸附性能最佳,吸附平衡时间最短(6 h),36 h内对DDT的去除率可达到95%。将吸附有DDT的吸附材料在450℃下加热处理2 h,DDT可被完全氧化降解。高效和无毒性使得这种介孔硅材料为大分子有机氯杀虫剂的去除提供了一种简便、高效的处理方法。
2.Fe/SBA-15对DDT的吸附和脱氯采用水热和蒸发法成功合成了高有序性、高比表面、高孔容和分散度的Fe/SBA-15介孔材料。所合成的Fe/SBA-15对水中DDT具有很好的吸附性能,吸附反应12 h,DDTs的去除率超过94%。铁物种的加入降低了DDT的降解温度,350℃下反应2 h后,Fe/SBA-15既可使得DDT的烷基氯完全脱除。通过对产物GC-MS检测分析,我们初步得到了DDT在Fe/SBA-15上的催化氧化反应机理。
3.Fe3O4@HMS吸附去除水中DDT我们通过水热法成功合成了核-壳式磁性介孔氧化硅纳米球Fe3O4@HMS。所制备的材料比表面积大,孔径分布均一,具有较强的磁性能。通过调整合成条件,可以很容易的调变磁性介孔氧化硅球壳层厚度,饱和磁性强度和三维空间结构等。将制备的磁性介孔氧化硅球材料应用于水中DDT的去除和磁性分离,结果表明,DDT的磁性分离载体具有较高的吸附速率和吸附容量,和快速高效的分离效率。
4.Ni/Fe催化降解DDT通过化学还原法成功制备了Ni/Fe纳米双金属材料。水中DDT催化降解实验表明,Ni的加入能显著提高零价铁降解DDT的效率,4 h内对lppm DDT的降解率可达90%。反应体系的初始pH值对DDT的降解速率和降解机理都有很大影响。在弱酸(4≤pH<7)或者弱碱(7<pH≤10)性体系中Ni/Fe降解DDT的速率较大。酸性和中性反应体系中主要发生的是加氢脱氯反应,当pH≥12时,脱氯化氢反应的几率上升。