金红石型TiO2紫外/超声降解废橡胶粉中典型多环芳烃研究

• 作 者: 黄琳玥
• 机 构: 南开大学
• 出 处: 南开大学
• 发表日期: 2013年期
• 关键词: 废橡胶粉 多环芳烃 协同效应 金红石型二氧化钛 超声-紫外降解

随着汽车保有量的快速增长，我国废旧轮胎的产生量也逐年激增，已超过美国居世界首位。2012年我国废旧轮胎年产生量约为2.83亿条（约合1018万吨），据有关部门预测，到2020年我国废旧轮胎年产生量将超过2000万吨。同时我国橡胶资源消耗量连续十年保持世界第一，2011年超过690万吨，占世界总消耗量的1/4，但我国橡胶资源十分匮乏，自给率不足30％，大量依赖进口。因此如何高效、环保的利用废轮胎资源成为缓解我国橡胶短缺的重要途径。　　
生产再生胶和胶粉是我国废轮胎综合利用的主要方式，占废轮胎综合利用总量的90％左右。但由于我国橡胶加工过程中普遍使用煤焦油，造成橡胶多次再生后多环芳烃逐步累积，普遍超标。不仅危害公众的身体健康，也限制了废轮胎综合利用行业的发展。因此开展废橡胶中典型多环芳烃的降解研究迫在眉睫。　　
虽然多环芳烃等持久性有机污染物的降解研究一直是环境领域的研究热点，但目前关于高分子材料中多环芳烃的降解研究还未见报道。本论文针对废橡胶中多环芳烃浓度高、难脱附的特点，采用紫外光催化降解和超声紫外协同降解两种体系降解废橡胶中的多环芳烃。　　
论文研究发现紫外光催化可以有效的降解废轮胎胶粉中的多环芳烃，在优化的降解条件下（乙醇溶剂中，加入1 wt％金红石型二氧化钛和1.0 mL双氧水，在1800μW/cm2紫外灯照射48 h）16种多环芳烃可以降解90％。适量的乙醇、二氧化钛和双氧水能够促进胶粉中多环芳烃的降解，但是胶粉粒径和二氧化钛晶型对多环芳烃的降解没有明显的影响。多环芳烃的降解主要由于羟基自由基的氧化，并且降解产物中没有检测到高毒性的中间污染物。　　
采用超声-紫外降解废轮胎胶粉中的多环芳烃，可以观察到显著的超声-紫外协同效应，在较短时间内(1 h)可以使16种多环芳烃的降解率达到25％，增加催化剂、氧化剂和助溶剂乙醇的用量有利于提高多环芳烃的降解率，小分子量的多环芳烃（如菲、届）比大分子量的多环芳烃(如苯并(a)芘）易于被降解。