过二硫铁基型去除剂对水中对氯苯酚的去除研究【字数：9640】
关于去除水体中的有机污染物，Fenton氧化法是一种较为有效的高级氧化技术，相比其他高级氧化技术，Fenton氧化法的反应条件更为温和，设备也更为简单，处理成本也较低，但对废液的酸碱度有较为苛刻的要求，对于弱酸或碱性废液，采用Fenton氧化法需预处理，这增加了废液处理的环节和成本，也限制了此类去除方法在工业上的应用。活化的过二硫酸钾不仅溶解性强、稳定性好，而且在各种pH环境中都能产生寿命较长的硫酸根自由基（SO4-·），从而达到降解水中对氯苯酚的效果。本论文以一种新型过二硫铁基型去除剂为研究对象，介绍其的制备方法，利用紫外光谱中278-280nm处的吸收峰判断溶液中的对氯苯酚的存在，并通过对氯苯酚紫外光谱吸收峰的的吸光度计算对氯苯酚溶液的浓度，从而研究在不同Fe2+和Mn2+比例、不同酸碱度环境及不同的对氯苯酚浓度中，去除剂去除溶液中对氯苯酚的表现，判断各个因素对去除剂的影响程度，证明了在酸性、中性和碱性中，去除剂都能较好地去除溶液中的对氯苯酚，并选取了最佳的去除方案。此外，本论文还单独探讨了添加不同去除剂量对对氯苯酚去除效果的影响。利用红外光谱追踪了过二硫铁基型去除剂及对氯苯酚的变化情况。
目录
1. 绪论 1
1.1 对氯苯酚的用途及危害 1
1.2 对氯苯酚溶液常用处理方法 1
1.2.1 生物法 1
1.2.2 物理法 2
1.2.3 化学法 2
1.3 研究目的和技术路线 2
1.3.1 研究目的 2
1.3.2 技术路线 2
1.3.3 紫外光谱法 3
1.3.4 红外光谱法 4
1.3.5 正交试验法 5
2. 实验原理 8
3. 过二硫铁基型去除剂制备方法 9
3.1 药剂与仪器 9
3.2 制备步骤 9
4. 对氯苯酚去除研究 12
4.1 药剂与仪器 12
4.2 实验流程 12
4.3 对氯苯酚的紫外拟合 12
4.4 液样的紫外分析 14
4.4.1 去除剂用量分析 14
4.4.2 正交试验操作 15
*好棒文|www.hbsrm.com +Q: ^351916072*
4.4.3 紫外光谱数据处理 17
4.5 红外光谱分析 21
4.5.1 铁锰氢氧化物红外分析 21
4.5.2 过二硫铁基型去除剂红外分析 22
4.5.3 溶液滤渣红外分析 23
4.5.4 对氯苯酚处理液红外分析 24
5. 结论 27
参考文献 28
致谢 30
1. 绪论
1.1 对氯苯酚的用途及危害
随着工业生产的迅猛发展，有毒有害难降解的有机废物的种类和数量与日俱增，如若处理不当，这些有机废物往往会以废水的形式进入人类日常生活中，严重威胁着人们的健康和安全。
对氯苯酚是一种毒性较强的有机物，纯的对氯苯酚是一种无色晶体，工业对氯苯酚一般是黄色、粉色晶体或是粉末。有令人不愉快的刺激性气味，溶于水，溶解度为27.1g/L，能溶于苯、乙醇、乙醚等有机溶剂。对氯苯酚易燃易挥发，沸点为217℃，熔点约为4243℃，封闭式闪点为121℃。工业上，对氯苯酚主要用于农药、医药、染料和塑料等行业。
对氯苯酚遇高温易燃，产生有毒有腐蚀性的烟气。对眼睛、粘膜、呼吸道及皮肤有强烈的刺激作用。吸入后可能因喉、支气管的炎症、水肿、痉挛，化学性肺炎、肺水肿而致死。中毒表现有灼烧感、咳嗽、喘息、喉炎、头痛和恶心。动物实验食入对氯苯酚几分钟后即出现不安、呼吸加速、并迅速发展为无力、震颤、震挛性抽搐、气急、昏迷等症状，甚至引起死亡。对水生生物有毒，可能对水体环境产生长期不良影响，生产过程副产品对环境的影响不容低估。
1.2 对氯苯酚溶液常用处理方法
对氯苯酚在苯环上存在羟基和氯的取代基，羟基能与水形成氢键，使得对氯苯酚在水中的溶解度加大；氯取代基的p电子与芳香环结构中的π电子形成稳定的pπ共轭体系，以致对氯苯酚具有较高的难降解性，在自然条件下难以降解。
鉴于对氯苯酚的毒性和稳定性，我国《污水综合排放标准》对废水中挥发酚污染物的排放有着具体的规定，排放的浓度最高不得超过0.5ppm。国内外对此类物质的处理方法主要包括生物法、物理法和化学法等。
1.2.1 生物法
生物法，是通过筛选能分解特定有机物的微生物，利用微生物的新陈代谢，完成对有机废水的净化。目前能降解氯酚类有机物的微生物主要有假单胞菌、丛毛单胞菌、光合细菌等。生物法处理废水的优点是经济环保，但缺点也很明显，对废水处理的周期往往比较长。
1.2.2 物理法
物理法，通过萃取、吸附等手段，将有机物与水体分离。物理法主要有萃取法、膜分离法和吸附法，常用吸附法，由于该方法不涉及化学反应，吸附剂可以回收再利用，因此大大降低了废水处理的成本，并且物理法选择性较低，同一种吸附剂，能处理的污染物种类也较多。缺点是由于吸附法只将污染物吸附于吸附剂表面，大颗粒吸附剂的效率较低，如将其制成粉末或纳米大小，对吸附剂的回收将会比较困难[14]。
1.2.3 化学法
化学法，利用对水体中的污染物的化学特性，通过化学反应，将其中和、沉淀和氧化分解。常见的化学处理法主要有中和法、化学沉淀法和氧化还原法等，对于废水中氯酚的处理主要还是使用氧化还原法。目前常用的高级氧化技术主要包括：Fenton氧化法、光催化氧化法、电化学氧化法、臭氧氧化法等。此类方法处理效率高，但对污染物选择性小，能处理大多数有机污染物及重金属，但处理费用较高，对废水的pH要求较高[515]。
1.3 研究目的和技术路线
1.3.1 研究目的
目前常用的高级氧化技术工艺要求较高，处置过程中需要外掺催化剂或加载催化设施，对水体中待处置污染物种类及浓度和酸碱环境要求较高。这就需要就废液进行预处理，这无疑降低了高级氧化技术工业的可推广性，加大了企业废液处理的成本。鉴于此情况，论文研究的去除剂——过二硫铁基型去除剂，是一种可实现对酸、碱、中性不同pH下的废水都能高效去除对氯苯酚的去除剂，研究的目的旨在通过控制去除剂用量，改变去除剂中Mn2+和Fe2+摩尔比、pH及对氯苯酚浓度，比较实验结果，得到最佳的去除方案。
1.3.2 技术路线
基于上述研究内容，得出本论文技术路线，见图11。
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图11 论文技术路线
1.3.3 紫外光谱法
1.3.3.1 紫外光谱法原理
本论文所涉及到的紫外光谱检测所使用的设备均是紫外可见光光度计（UVVis spectrophotometer）。紫外可见分光光度法测定的物质吸光度的波长范围在190～800nm之间，当紫外光穿过被测物质溶液时，物质吸收不同波长的光，对不同波长的光的吸收能力的强弱可通过吸光度来表现。由于物质具有特定的结构，物质对不同波长的光的吸收具有选择性，在一定的条件下，物质的吸收系数是常数，最大吸收处的波长是恒定的，不随浓度和光强的改变而改变，由此可以判断不同溶液中的物质种类。在保持其他条件不变的情况下，吸光度与被测物质的浓度呈正相关，因此可以采用吸收系数法，通过最大吸收波长与不同浓度溶液吸光度的拟合常数，求算出被测物质溶液的浓度。
目录
1. 绪论 1
1.1 对氯苯酚的用途及危害 1
1.2 对氯苯酚溶液常用处理方法 1
1.2.1 生物法 1
1.2.2 物理法 2
1.2.3 化学法 2
1.3 研究目的和技术路线 2
1.3.1 研究目的 2
1.3.2 技术路线 2
1.3.3 紫外光谱法 3
1.3.4 红外光谱法 4
1.3.5 正交试验法 5
2. 实验原理 8
3. 过二硫铁基型去除剂制备方法 9
3.1 药剂与仪器 9
3.2 制备步骤 9
4. 对氯苯酚去除研究 12
4.1 药剂与仪器 12
4.2 实验流程 12
4.3 对氯苯酚的紫外拟合 12
4.4 液样的紫外分析 14
4.4.1 去除剂用量分析 14
4.4.2 正交试验操作 15
*好棒文|www.hbsrm.com +Q: ^351916072*
4.4.3 紫外光谱数据处理 17
4.5 红外光谱分析 21
4.5.1 铁锰氢氧化物红外分析 21
4.5.2 过二硫铁基型去除剂红外分析 22
4.5.3 溶液滤渣红外分析 23
4.5.4 对氯苯酚处理液红外分析 24
5. 结论 27
参考文献 28
致谢 30
1. 绪论
1.1 对氯苯酚的用途及危害
随着工业生产的迅猛发展，有毒有害难降解的有机废物的种类和数量与日俱增，如若处理不当，这些有机废物往往会以废水的形式进入人类日常生活中，严重威胁着人们的健康和安全。
对氯苯酚是一种毒性较强的有机物，纯的对氯苯酚是一种无色晶体，工业对氯苯酚一般是黄色、粉色晶体或是粉末。有令人不愉快的刺激性气味，溶于水，溶解度为27.1g/L，能溶于苯、乙醇、乙醚等有机溶剂。对氯苯酚易燃易挥发，沸点为217℃，熔点约为4243℃，封闭式闪点为121℃。工业上，对氯苯酚主要用于农药、医药、染料和塑料等行业。
对氯苯酚遇高温易燃，产生有毒有腐蚀性的烟气。对眼睛、粘膜、呼吸道及皮肤有强烈的刺激作用。吸入后可能因喉、支气管的炎症、水肿、痉挛，化学性肺炎、肺水肿而致死。中毒表现有灼烧感、咳嗽、喘息、喉炎、头痛和恶心。动物实验食入对氯苯酚几分钟后即出现不安、呼吸加速、并迅速发展为无力、震颤、震挛性抽搐、气急、昏迷等症状，甚至引起死亡。对水生生物有毒，可能对水体环境产生长期不良影响，生产过程副产品对环境的影响不容低估。
1.2 对氯苯酚溶液常用处理方法
对氯苯酚在苯环上存在羟基和氯的取代基，羟基能与水形成氢键，使得对氯苯酚在水中的溶解度加大；氯取代基的p电子与芳香环结构中的π电子形成稳定的pπ共轭体系，以致对氯苯酚具有较高的难降解性，在自然条件下难以降解。
鉴于对氯苯酚的毒性和稳定性，我国《污水综合排放标准》对废水中挥发酚污染物的排放有着具体的规定，排放的浓度最高不得超过0.5ppm。国内外对此类物质的处理方法主要包括生物法、物理法和化学法等。
1.2.1 生物法
生物法，是通过筛选能分解特定有机物的微生物，利用微生物的新陈代谢，完成对有机废水的净化。目前能降解氯酚类有机物的微生物主要有假单胞菌、丛毛单胞菌、光合细菌等。生物法处理废水的优点是经济环保，但缺点也很明显，对废水处理的周期往往比较长。
1.2.2 物理法
物理法，通过萃取、吸附等手段，将有机物与水体分离。物理法主要有萃取法、膜分离法和吸附法，常用吸附法，由于该方法不涉及化学反应，吸附剂可以回收再利用，因此大大降低了废水处理的成本，并且物理法选择性较低，同一种吸附剂，能处理的污染物种类也较多。缺点是由于吸附法只将污染物吸附于吸附剂表面，大颗粒吸附剂的效率较低，如将其制成粉末或纳米大小，对吸附剂的回收将会比较困难[14]。
1.2.3 化学法
化学法，利用对水体中的污染物的化学特性，通过化学反应，将其中和、沉淀和氧化分解。常见的化学处理法主要有中和法、化学沉淀法和氧化还原法等，对于废水中氯酚的处理主要还是使用氧化还原法。目前常用的高级氧化技术主要包括：Fenton氧化法、光催化氧化法、电化学氧化法、臭氧氧化法等。此类方法处理效率高，但对污染物选择性小，能处理大多数有机污染物及重金属，但处理费用较高，对废水的pH要求较高[515]。
1.3 研究目的和技术路线
1.3.1 研究目的
目前常用的高级氧化技术工艺要求较高，处置过程中需要外掺催化剂或加载催化设施，对水体中待处置污染物种类及浓度和酸碱环境要求较高。这就需要就废液进行预处理，这无疑降低了高级氧化技术工业的可推广性，加大了企业废液处理的成本。鉴于此情况，论文研究的去除剂——过二硫铁基型去除剂，是一种可实现对酸、碱、中性不同pH下的废水都能高效去除对氯苯酚的去除剂，研究的目的旨在通过控制去除剂用量，改变去除剂中Mn2+和Fe2+摩尔比、pH及对氯苯酚浓度，比较实验结果，得到最佳的去除方案。
1.3.2 技术路线
基于上述研究内容，得出本论文技术路线，见图11。
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图11 论文技术路线
1.3.3 紫外光谱法
1.3.3.1 紫外光谱法原理
本论文所涉及到的紫外光谱检测所使用的设备均是紫外可见光光度计（UVVis spectrophotometer）。紫外可见分光光度法测定的物质吸光度的波长范围在190～800nm之间，当紫外光穿过被测物质溶液时，物质吸收不同波长的光，对不同波长的光的吸收能力的强弱可通过吸光度来表现。由于物质具有特定的结构，物质对不同波长的光的吸收具有选择性，在一定的条件下，物质的吸收系数是常数，最大吸收处的波长是恒定的，不随浓度和光强的改变而改变，由此可以判断不同溶液中的物质种类。在保持其他条件不变的情况下，吸光度与被测物质的浓度呈正相关，因此可以采用吸收系数法，通过最大吸收波长与不同浓度溶液吸光度的拟合常数，求算出被测物质溶液的浓度。
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