本科生畢業(yè)論文(設(shè)計(jì))高級(jí)氧化工藝去除小分子羧酸的對(duì)比研究****本科畢業(yè)論文高級(jí)氧化工藝去除小分子羧酸的對(duì)比研究I摘要摘要本課題采用深度處理法，即高級(jí)氧化技術(shù)(工藝)去除水中小分子羧酸，并運(yùn)用液相芬頓氧化工藝和光催化氧化工藝，而去除的目標(biāo)物為三種常見的小分子羧酸，分別為：甲酸，草酸和水楊酸。實(shí)驗(yàn)通過比較各個(gè)工藝的去除效果來判斷優(yōu)劣，并選取最佳反應(yīng)條件。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明：臭氧氧化工藝對(duì)小分子羧酸的去除率極低，不適合作為去除工藝；而對(duì)于500mL含小分子羧酸的溶液，在pH=3,H?O?的加入量為0.36mol,Fe2的加入量為1mmol,反應(yīng)時(shí)間為20min的條件下，通過Fenton氧化工藝進(jìn)行實(shí)驗(yàn)?zāi)苁剐》肿郁人岬娜コ蔬_(dá)到96%以上，去除效果十分突出；光催為0.48mol,反應(yīng)時(shí)間為40min時(shí)，去除率可達(dá)60%以上，去除效果十分明顯，但與Fenton氧化工藝比較還是有所不足。高級(jí)氧化工藝中氧化分解產(chǎn)生的·OH是去除小分子羧酸的主要物質(zhì)，產(chǎn)率達(dá)到很高的程度。所以，可以得出結(jié)論，在影響小分子羧酸去除率的因素中占重要地位的就是條件下去除小分子羧酸的最佳工藝。關(guān)鍵詞：高級(jí)氧化工藝；小分子羧酸；液相色譜ITechnology(Process)toremovalof ****本科畢業(yè)論文高級(jí)氧化工藝去除小分子羧酸的對(duì)比研究2 I 1 1 3 4 4 5 5 5 6 7 8 9 9 91.4課題實(shí)驗(yàn)內(nèi)容 2實(shí)驗(yàn)試劑和方 2.1藥品與儀器 2.1.1實(shí)驗(yàn)藥品 2.1.2實(shí)驗(yàn)儀器 2.2.1臭氧氧化實(shí)驗(yàn) 2.2.1.1實(shí)驗(yàn)裝置 2.2.1.2實(shí)驗(yàn)材料 2.2.1.3實(shí)驗(yàn)方法 2.2.2Fenton氧化實(shí)驗(yàn) 2.2.2.1實(shí)驗(yàn)裝置 2.2.2.2實(shí)驗(yàn)材料 2.2.2.3實(shí)驗(yàn)方法 2.2.3光催化氧化實(shí)驗(yàn) 2.2.3.1實(shí)驗(yàn)裝置 2.2.3.2實(shí)驗(yàn)材料 2.2.3.3實(shí)驗(yàn)方法 ****本科畢業(yè)論文高級(jí)氧化工藝去除小分子羧酸的對(duì)比研究3 錯(cuò)誤!未定義書簽。2.3.2草酸標(biāo)準(zhǔn)曲線的測定 錯(cuò)誤!未定義書簽。2.3.3水楊酸標(biāo)準(zhǔn)曲線的測定 3高級(jí)氧化工藝去除小分子羧酸的對(duì) 3.1臭氧氧化實(shí)驗(yàn) 3.2.1Fe2投加量對(duì)去除率的影響 3.2.2H?O?投加量對(duì)去除率的影響 3.2.3溶液初始PH值對(duì)投加量對(duì)去除率的影響 3.2.4反應(yīng)時(shí)間對(duì)去除率的影響 3.3.1不同反應(yīng)體系對(duì)去除率的影響 參考文 致 ****本科畢業(yè)論文高級(jí)氧化工藝去除小分子羧酸的對(duì)比研究1.1選題背景及意義約21世紀(jì)全球的經(jīng)濟(jì)與社會(huì)發(fā)展，并可能導(dǎo)致國家間的沖突。由此可見，水對(duì)于大力發(fā)展飲用水處理技術(shù)確實(shí)是今后很長一段時(shí)間里全球所共同面臨的熱藥劑反應(yīng)時(shí)反應(yīng)的效果不好，使得這些微量的有機(jī)污染物在去除工藝上難以選面源污染也很嚴(yán)重，這一切都致使我國地表水和地下水都受到了不同程度的污****本科畢業(yè)論文高級(jí)氧2斷地提高要求，從2007年開始實(shí)施的“生活飲用水衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)”(GB5749-2006)的106項(xiàng)指標(biāo)中有一半是對(duì)有機(jī)物(包括有機(jī)物和消毒副產(chǎn)物)濃度的限制。為度處理工藝，即飲用水高級(jí)氧化技術(shù)(工藝)。飲用水的深度處理工藝是應(yīng)用一系列高級(jí)氧化技術(shù)(工藝)來完成的，而其中應(yīng)用最廣泛的是臭氧氧化工藝。這反應(yīng)時(shí)，其反應(yīng)速率常數(shù)也要大得多，一般在10?~10'?M1****本科畢業(yè)論文高級(jí)氧化工藝去除小分子羧酸的對(duì)比研究31.2國內(nèi)外研究現(xiàn)狀在臭氧催化氧化方面的研究早期以及后來的一些研究者們出于探討某些催化劑在催化反應(yīng)過程中的機(jī)理等需要通過向溶液中加入金屬離子催化臭氧去除體系主要包括(1)Fenton試劑；(2)紫外光/過氧化氫聯(lián)用技術(shù)；(3)過氧化氫/臭氧聯(lián)用技術(shù)；(4)紫外光/過氧化氫/臭氧聯(lián)用技術(shù)等2。高了TiO?催化小分子羧酸的活性1]。Tong的研究也很深遠(yuǎn)。德國的Wenzel等用新型光催化臭氧法可以使去除率達(dá)到75%****本科畢業(yè)論文高級(jí)氧化工藝去除小分子羧酸的對(duì)比研究4作用下，臭氧化時(shí)間為30min時(shí)，去除率分別達(dá)到62.3%和61%。Pines等臭氧降解草酸的研究中，發(fā)現(xiàn)在pH在3.2～7.0的范圍內(nèi)草酸的去除率隨著pH1.3小分子羧酸對(duì)飲用水處理的影響質(zhì)量相同，但乙醇的沸點(diǎn)為78.5℃,而甲酸為100.7℃。方法來制取。用來源于動(dòng)植物的油脂或蠟進(jìn)行皂化，可獲得6至18個(gè)碳原子的****本科畢業(yè)論文高級(jí)氧化工藝去除小分子羧酸的對(duì)比研究5相對(duì)密度為1.220。折光率為1.3714。閃點(diǎn)(開杯)68.9℃。易燃。有腐蝕性。值為1.3。相對(duì)密度1.653。熔點(diǎn)101～102℃(187℃,無水),在常溫下能較久丙酮、3ml乙醚、42ml氯仿、135ml苯、52ml松節(jié)油、約60ml甘油和80ml石油6最高的"。表1-1O3和·OH與幾種小分子羧酸的氧化反應(yīng)速率常數(shù)小分子羧酸與03的反應(yīng)速率常數(shù)(單位M1·s1)與·OH的反應(yīng)速率常數(shù)(單位M1·S1)草酸乙酸甲酸****本科畢業(yè)論文高級(jí)氧化工藝去除小分子羧酸的對(duì)比研究71.4高級(jí)氧化工藝去除小分子羧酸的應(yīng)用物。可以說，F(xiàn)enton為高級(jí)氧化法譜寫了序言。1935年Weiss提出O?在水溶液開了光催化高級(jí)氧化研究帷幕。近20多年，各種高級(jí)氧化法被發(fā)現(xiàn)并迅速在水高級(jí)氧化技術(shù)(工藝)(AOPs)又稱做深度氧化技術(shù)，以產(chǎn)生具有強(qiáng)氧化能分子難降解有機(jī)物氧化成低毒或無毒的小分子物質(zhì)。與其他傳統(tǒng)水處理方法氟(2.87V),同時(shí)，它作為反應(yīng)的中間產(chǎn)物，可誘發(fā)后面的鏈反應(yīng)；害鹽，不會(huì)產(chǎn)生二次污染；甚至可以降解10-9級(jí)的污染物；高級(jí)氧化工藝與其他處理工藝(如離子交換或汽提)不同，經(jīng)過高級(jí)氧化處8氧能夠破壞和氧化微生物的細(xì)胞膜、細(xì)胞質(zhì)、酶系統(tǒng)和核酸，具有使細(xì)菌和病毒迅速滅活的功能，在美國，有關(guān)03/H?O?作用生成的·OH在治療癌癥方面的研究工作正在進(jìn)行。用高級(jí)氧化技術(shù)除去廢水中的大腸細(xì)菌、病毒等其他物質(zhì)的研究也取得了一定的進(jìn)展。隨著對(duì)高級(jí)氧化的深入研究，可望在不久的將來在更多的領(lǐng)域得到廣泛的應(yīng)用。本課題選擇了Fenton氧化法，光催化氧化法和臭氧氧化法這三種高級(jí)氧化工藝來進(jìn)行小分子羧酸的去除。1.4.1Fenton氧化法Fenton(中文譯為芬頓)是反應(yīng)為數(shù)不多的以人名命名的無機(jī)化學(xué)反應(yīng)之一。1893年，化學(xué)家FentonHJ發(fā)現(xiàn)，過氧化氫(H?O?)與二價(jià)鐵離子Fe2+的混合溶液具有強(qiáng)氧化性，可以將當(dāng)時(shí)很多已知的有機(jī)化合物如羧酸、醇、酯類氧化為無機(jī)態(tài)，氧化效果十分顯著。但此后半個(gè)多世紀(jì)中，這種氧化性試劑卻因?yàn)檠趸詷O強(qiáng)沒有被太多重視。但進(jìn)入20世紀(jì)70年代，芬頓試劑在環(huán)境化學(xué)中找到了它的位置，具有去除難降解有機(jī)污染物的高能力的芬頓試劑，在印染廢水、含油廢水、含酚廢水、焦化廢水、含硝基苯廢水、二苯胺廢水等廢水處理中體現(xiàn)了很廣泛的應(yīng)用。當(dāng)芬頓發(fā)現(xiàn)芬頓試劑時(shí)，尚不清楚過氧化氫與二價(jià)鐵離子反應(yīng)到底生成了什么氧化劑具有如此強(qiáng)的氧化能力29]。二十多年后，有人假設(shè)可能反應(yīng)中產(chǎn)生了羥基自由基，否則，氧化性不會(huì)有如此強(qiáng)。因此，以后人們采用了一個(gè)較廣泛引用的化學(xué)反應(yīng)方程式來描述芬頓試劑中發(fā)生的化學(xué)反應(yīng)：十·OH式(1-1)從上式可以看出，1mol的H?O?與1mol的Fe反應(yīng)后生成1mol的Fe,同時(shí)伴隨生成1mol的OH外加1mol的羥基自由基。正是羥基自由基的存在，使得芬頓高達(dá)2.73V。在自然界中，氧化能力在溶液中僅次于氟氣。因此，持久性有機(jī)物，特別是通常的試劑難以氧化的芳香類化合物及一些雜環(huán)類化合物，在芬頓試劑面前全部被無選擇氧化降解掉。1975年，美國著名環(huán)境化學(xué)家WallingC系統(tǒng)研究了芬頓試劑中各類自由基的種類及Fe在Fenton試劑中扮演的角色，得出如下化學(xué)反應(yīng)方程：H?O?+Fe→Fe+0?+2H式(1-2)0?·式(1-3)可以看出，芬頓試劑中除了產(chǎn)生1摩爾的OH·自由基外，還伴隨著生成1摩爾的過氧自由基0?·,但是過氧自由基的氧化電勢只有1.3V左右，所以，在芬頓試劑中起主要氧化作用的是OH·自由基29]。Fenton法作為一種深度氧化技術(shù)，即利用Fe2*和H?O?之間的鏈反應(yīng)催化生自由基具有強(qiáng)氧化性，能氧化各種有毒和難降解的有機(jī)化合物，以達(dá)到去除污染物的目的。特別適用于生物難降解或一般化學(xué)氧化難以91.4.3臭氧氧化法本次課題以實(shí)驗(yàn)研究為主，通過實(shí)驗(yàn)把大學(xué)所學(xué)的專業(yè)知識(shí)，運(yùn)用到實(shí)際的實(shí)踐中，加深相關(guān)知識(shí)的應(yīng)用能力。同時(shí)掌握純水儀、臭氧發(fā)生器、電磁攪拌機(jī)、電泵壓濾機(jī)、液相色譜儀等常用實(shí)驗(yàn)儀器的使用方法，并掌握一定程度的實(shí)驗(yàn)技****本科畢業(yè)論文高級(jí)氧化工藝去除小分子羧酸的對(duì)比研究1.6課題實(shí)驗(yàn)內(nèi)容驗(yàn)，同時(shí)選擇應(yīng)用三種高級(jí)氧化工藝：臭氧氧化工藝，F(xiàn)enton氧化工藝和光催2實(shí)驗(yàn)試劑和方法2.1藥品與儀器表2-1實(shí)驗(yàn)藥品表分子式廠家七水合硫酸亞鐵草酸水楊酸甲酸30%過氧化氫磷酸甲醇 成都市科龍化工試劑廠成都市科龍化工試劑廠國藥集團(tuán)化學(xué)試劑有限公司天津市瑞金特化學(xué)品有限公司天津富宇精細(xì)化工有限公司天津市瑞金特化學(xué)品有限公司公司成都市科龍化工試劑廠天津市科密歐化學(xué)試劑有限公司成都長聯(lián)化工試劑有限公司成都市長聯(lián)化工試劑有限公司成都市長聯(lián)化工試劑有限公司成都市科龍化工試劑廠2.1.2實(shí)驗(yàn)儀器表2-2小型器材單實(shí)驗(yàn)儀器數(shù)量稱量紙若干溫度計(jì)1玻璃棒11L容量瓶2500mL容量瓶2100mL容量瓶2取樣試管71續(xù)表2-2小型器材單11161122141112113表2-3大型器材單實(shí)驗(yàn)儀器廠家實(shí)驗(yàn)通風(fēng)廚HTU-500SE型臭氧發(fā)生裝置 78-1磁力加熱攪拌器 LC-10ATVP液相色譜儀艾柯純水儀UPT-11-10T型優(yōu)普系列超純水儀ANKETGL—16C離心機(jī)AS2060B超聲清洗器GM-0.3311隔膜真空泵江蘇省金壇市醫(yī)療儀器廠島津中國上海梅特勒-托利多儀器有限公司成都超純科技有限公司上海安亭科學(xué)儀器廠天津奧德賽恩斯儀器有限公司上海儀電科學(xué)儀器股份有限公司天津市津騰實(shí)驗(yàn)設(shè)備有限公司****本科畢業(yè)論文高級(jí)氧化工藝去除小分子羧酸的對(duì)比研究2.2實(shí)驗(yàn)裝置材料和方法2.2.1臭氧氧化實(shí)驗(yàn)2.2.1.1實(shí)驗(yàn)裝置實(shí)驗(yàn)裝置如圖2-1所示.制取臭氧的氣源為純氧，通過HTU-500SE型臭氧發(fā)生器產(chǎn)生.臭氧通過曝氣頭進(jìn)入容積為500mL的玻璃反應(yīng)器.實(shí)驗(yàn)在通風(fēng)櫥中進(jìn)行，臭氧尾氣由通風(fēng)櫥吸收排出。裝置配有78-1磁力加熱攪拌器，通過磁力1.氧氣瓶；2.臭氧發(fā)生器；3.轉(zhuǎn)子流量計(jì)；4.曝氣頭；圖2-1臭氧氧化實(shí)驗(yàn)裝置2.2.1.2實(shí)驗(yàn)材料****本科畢業(yè)論文高級(jí)氧化工藝去除小分子羧酸的對(duì)比研究表2-4實(shí)驗(yàn)所用羧酸初始濃度甲酸溶液初始濃度(mg·L1)草酸溶液初始濃度(mg·L1)水楊酸溶液初始濃度(mg·L1)2.2.1.3實(shí)驗(yàn)方法L·min1。待轉(zhuǎn)子流量計(jì)上所顯示氣體流速穩(wěn)定在0.3L·min1后，將曝氣頭插總反應(yīng)時(shí)間為15min,分別在1min,2min,3min,5min,10min,15min實(shí)驗(yàn)所得的6個(gè)樣加上原溶液總共7個(gè)樣分別用液相色譜儀測得其相應(yīng)的2.2.2Fenton氧化實(shí)驗(yàn)2.2.2.1實(shí)驗(yàn)裝置驗(yàn)裝置相類似的實(shí)驗(yàn)裝置，如圖2-2所示。1.進(jìn)樣口；2.反應(yīng)器；3.取樣口；4.磁力攪拌器圖2-2Fenton氧化實(shí)驗(yàn)裝置****本科畢業(yè)論文高級(jí)氧化工藝去除小分子羧酸的對(duì)比研究2.2.2.2實(shí)驗(yàn)材料2.2.2.3實(shí)驗(yàn)方法分別在5min,10min,15min,20min,25min,30min時(shí)取樣。選取的投加量如表2-5所示。表2-5Fenton試劑中Fe2和30%H?O?的投加量設(shè)計(jì)Fe2*投加量(mL)530%H?O?投加量(mL)1234562.2.3光催化氧化實(shí)驗(yàn)****本科畢業(yè)論文高級(jí)氧化工藝去除小分子羧酸的對(duì)比研究1245671.容器蓋；2.磨砂入口；3.燈管接頭；4.反應(yīng)器；5.溶液反應(yīng)區(qū)；6.紫外燈管；7.取樣口圖2-3光催化氧化實(shí)驗(yàn)裝置2.2.3.2實(shí)驗(yàn)材料本實(shí)驗(yàn)以紫外光線和H?O?為主要實(shí)驗(yàn)材料，采濃度的H?O?,固定好紫外燈后，接通電源，蓋上容器蓋，反應(yīng)開始，計(jì)時(shí)。反應(yīng)總時(shí)間為90min,分別在10min,20min,30min,40min,60min,90min****本科畢業(yè)論文高級(jí)氧化工藝去除小分子羧酸的對(duì)比研究作為流動(dòng)相的色譜法。1903年俄國化學(xué)家M.C.茨維特首先將液相色譜法用于分了高效(又稱高壓)液相色譜法。液相色譜不能由色譜圖直接給出未知物的定性柱系統(tǒng)，使混合物試樣在色譜中完成分離過程。常用的進(jìn)樣方式有3種：注射 2.3.1甲酸標(biāo)準(zhǔn)曲線的測定長，液相流速為1.0mL/min,反應(yīng)柱子柱溫為30°C,每次測定溶液進(jìn)樣量為10uL。流動(dòng)相的制備：精密稱量磷酸二氫鉀27.2g,放置于一個(gè)1L的容量瓶中。溶容量瓶中，加70mL甲醇，混勻，用磷酸調(diào)pH值至2.8,混勻，積比7/93的甲醇/磷酸二氫鉀。圖2-4為所測甲酸的標(biāo)準(zhǔn)色譜圖。****本科畢業(yè)論文高級(jí)氧化工藝去除小分子羧酸的對(duì)比研究圖2-4甲酸標(biāo)準(zhǔn)色譜圖通過制作各個(gè)濃度甲酸的標(biāo)準(zhǔn)色譜圖，讀出標(biāo)準(zhǔn)溶液制成的甲酸標(biāo)準(zhǔn)曲線如圖2-5所示。圖2-5甲酸溶液的標(biāo)準(zhǔn)曲線由甲酸溶液的標(biāo)準(zhǔn)曲線可以看出，甲酸溶液濃度在0-1000mg/L范圍內(nèi)的標(biāo)準(zhǔn)曲線呈線性關(guān)系變化。R2為0.99,甲酸在液相色譜儀上所成峰面積和濃度的關(guān)系因此，在這個(gè)濃度范圍內(nèi)的甲酸溶液能夠有效地進(jìn)行其去除率研究的實(shí)驗(yàn)。2.3.2草酸標(biāo)準(zhǔn)曲線的測定檢測色譜條件：SPD-10AVPplus紫外-可見檢測器采用227nm處的波長為檢測波長，液相流速為1.0mL/min,反應(yīng)柱子柱溫為30°C,每次測定流動(dòng)相的制備：取0.685mL磷酸加入1L容量瓶中，用純水定容配成0.2%的磷酸溶液。取900mL該磷酸溶液與100mL甲醇混勻，用抽濾機(jī)抽濾 (0.45μm),用超聲波脫氣。制成的流動(dòng)相為體積比10/90的甲醇/0.2%磷酸水溶液。圖2-6為所測草酸的標(biāo)準(zhǔn)色譜圖。電不配電不配圖2-6草酸標(biāo)準(zhǔn)色譜圖制作各個(gè)濃度草酸的標(biāo)準(zhǔn)色譜圖，讀出峰面積，從而用草酸的各個(gè)濃度標(biāo)準(zhǔn)溶液制成的草酸標(biāo)準(zhǔn)曲線如圖2-7所示。峰面積峰面積草酸溶液濃度(mg/L)圖2-7草酸溶液的標(biāo)準(zhǔn)曲線用來制作草酸溶液標(biāo)準(zhǔn)曲線所使用的草酸溶液的初始濃度為：400mg·L-1,曲線呈線性關(guān)系變化。R2為0.99,草酸在液相色譜儀上所成峰面積和濃度的關(guān)2.3.3水楊酸標(biāo)準(zhǔn)曲線的測定檢測色譜條件：SPD-10AVPplus紫外-可見檢測器采用237nm處的波長為檢測波長，液相流速為1.0mL/min,反應(yīng)柱子柱溫為30°C,每次測定流動(dòng)相的制備：取200mL甲醇與300mL純水混合，加入0.2相為體積比40/60的甲醇/水。圖2-8為所測水楊酸的標(biāo)準(zhǔn)色譜圖。圖2-8水楊酸標(biāo)準(zhǔn)色譜圖標(biāo)準(zhǔn)溶液制成的水楊酸標(biāo)準(zhǔn)曲線如圖2-9所示。用來制作水楊酸溶液標(biāo)準(zhǔn)曲線所使用的水楊酸溶液的初始濃度為：100****本科畢業(yè)論文高級(jí)氧化工藝去除小分子羧酸的對(duì)比研究峰面積峰面積0圖2-9水楊酸溶液的標(biāo)準(zhǔn)曲線準(zhǔn)曲線變化呈線性關(guān)系變化。R2為0.99,水楊酸在液相色譜儀上所成峰面積和****本科畢業(yè)論文高級(jí)氧化工藝去除小分子羧酸的對(duì)比研究3高級(jí)氧化工藝去除小分子羧酸的對(duì)比用2.2中所述方法反應(yīng)過后，由液相色譜儀測得三種小分子羧酸在與臭氧反應(yīng)后各個(gè)時(shí)間段取樣所得的色譜圖中峰的峰面積。如表3-1,表3-2和表3-3表3-1臭氧氧化去除甲酸實(shí)驗(yàn)實(shí)測峰面積反應(yīng)時(shí)間(min)甲酸濃度(mg/L)1334905.551327101.6111007955.041001304.641663287.000669459.550809389.747671406.700674334361.648332971.357332926.415333973.99132632.531132662.6001表3-2臭氧氧化去除草酸實(shí)驗(yàn)實(shí)測峰面積反應(yīng)時(shí)間(min)草酸濃度(mg/L)表3-3臭氧氧化去除水楊酸實(shí)驗(yàn)實(shí)測峰面積反應(yīng)時(shí)間(min)水楊酸濃度(mg/L)1235—0—750mg/L—△—250mg/L一—100mg/L反應(yīng)時(shí)間(min)由圖可以看出，單獨(dú)臭氧氧化對(duì)各濃度甲酸的去除率都極低，本次實(shí)驗(yàn)所得最高的去除率也低于1.5%。而當(dāng)反應(yīng)進(jìn)行到3min之后，去除率還有所下降，到了10min左右的時(shí)候，去除率幾乎為0。從研究中得知，由于單獨(dú)臭氧本身與甲酸的反應(yīng)速率極低，同時(shí)，臭氧在低PH的情況下通過分解產(chǎn)生的·OH很少，而本實(shí)驗(yàn)由于是與小分子羧酸反應(yīng)的緣故，反應(yīng)溶液本身的PH是小于4的，故產(chǎn)生的·OH不足以達(dá)到大量去除甲酸的效果，從而導(dǎo)致了臭氧氧化對(duì)甲酸的去除率在兩方面來講都很低。隨著反應(yīng)的進(jìn)行，反應(yīng)溶液的·OH減少，為平衡溶液中的物質(zhì)濃度，去除后的甲酸又被逆向反應(yīng)回到了原來的甲酸位置，從而造成反應(yīng)后期去除率幾乎為0的結(jié)果。從之后臭氧與各濃度草酸和水楊酸反應(yīng)后的數(shù)據(jù)可以看出，臭氧氧化去除其他小分子羧酸的效果也是極差的。因此可以得出結(jié)論，在本實(shí)驗(yàn)的條件下，單獨(dú)臭氧氧化是很難去除溶液中的小分子羧酸的，即單獨(dú)臭氧氧化去除小分子羧酸的方案是行不通的。芬頓試劑具有強(qiáng)氧化性而能去除小分子羧酸的原因是Fe2*和H?O?反應(yīng)可以生成活潑的羥基自由基·OH,而羥基自由基·OH與小分子羧酸反應(yīng)，可以很好的起到去除的效果。但與此同時(shí)，過多的Fe2+和H?O?都會(huì)使得·OH的產(chǎn)生以至使得去除小分子羧酸的效果發(fā)生變化。具體Fenton反應(yīng)產(chǎn)生氧化效果的化學(xué)方程式如下：Fe2?+H?O?—Fe+OH+·OH式(3-1)Fe2++·OH—OH+Fe3+式(3-2)·OH+H?O?—H?O+O?+H式(3-3)當(dāng)Fe2+與H?O?參與反應(yīng)的量不同時(shí)，F(xiàn)enton試劑參與反應(yīng)所產(chǎn)生羥基自由****本科畢業(yè)論文高級(jí)氧化工藝去除小分子羧酸的對(duì)比研究選取甲酸的初始濃度為500mg/L,草酸的初始濃度為200mg/L,水楊酸的初始濃度為60mg/L,30%H?O?為3mL,投加Fe2的量為2.5mL圖3-2。圖3-2Fe2投加量對(duì)Fenton氧化法去除小分子羧酸中去除率的影響時(shí)去除率最高，可達(dá)97%和99%。而在最佳投加量周圍增大或減少投加量都會(huì)使程度不夠，而當(dāng)作為催化劑的Fe2+用量過多時(shí)，由上面的式(3-2)可知，過多****本科畢業(yè)論文高級(jí)氧化工藝去除小分子羧酸的對(duì)比研究改變30%H?O?的投加量，選取氧化草酸實(shí)驗(yàn)時(shí)的Fe2溶液用量為2.5mL,氧化圖3-330%H?O?投加量對(duì)Fenton氧化法去除小分子羧酸中去除率的影響H?O?用量，甲酸的去除率增加緩慢；對(duì)草酸而言，當(dāng)H?O?用量從1mL增加到4mL即對(duì)應(yīng)的H?O?的用量分別為0.36mol,0.48mol,0.24mol。3.2.3溶液初始pH值對(duì)去除率的影響選取Fe2溶液用量為5mL,30%H?O?于2時(shí)，水楊酸具有較高的去除率，去除率大于96%;當(dāng)pH=3時(shí)，甲酸和草酸的去除率達(dá)到最大值，分別為97%和98%。而當(dāng)pH較高時(shí)，去除率有明顯的下降。這是由于當(dāng)pH較高時(shí)，F(xiàn)e2會(huì)被氧化成Fe3,從而在溶液中反應(yīng)形成Fe(OH)?,這就導(dǎo)致了Fe2濃度的降低，以致于限制了Fenton反應(yīng)發(fā)生時(shí)所產(chǎn)生的效果，從而降低了其去除的效果。所以，對(duì)于去除甲酸和草酸的反應(yīng)條件，可以選擇在pH=3的條件下進(jìn)行；而對(duì)于去除水楊酸的反應(yīng)條件，可以選擇在pH小于2的條3.2.4反應(yīng)時(shí)間對(duì)去除率的影響通過在不同時(shí)間段對(duì)Fenton氧化去除小分子羧酸實(shí)驗(yàn)取樣濃度的測定，分析反應(yīng)過程中不同反應(yīng)時(shí)間對(duì)光催化氧化去除小分子羧酸的去除率的影響。用量為3mL;對(duì)草酸而言，選取Fe2+溶液用量為2.5mL,30%H?O?用量為4mL;對(duì)水楊酸而言，選取Fe2溶液用量為5mL,30%H?O?用量為2mL。其他條件不變。實(shí)驗(yàn)結(jié)果見圖3-5。****本科畢業(yè)論文高級(jí)氧化工藝去除小分子羧酸的對(duì)比研究圖3-5反應(yīng)時(shí)間對(duì)Fenton氧化法去除小分子羧酸中去除率的影響H?O?用量為0.36mol的條件下，反應(yīng)時(shí)間為20min時(shí)，去除率可達(dá)97%;對(duì)于去的條件下，反應(yīng)時(shí)間為15min時(shí)，去除率可達(dá)98%;對(duì)于去除上述體積濃度的水楊酸，選擇在pH小于2,Fe2用量為1mmol,H?O?用量為0.24mol的條件下，反應(yīng)時(shí)間為20min時(shí)，去除率可達(dá)99%。3.3光催化氧化(UV/H?O?)實(shí)驗(yàn)****本科畢業(yè)論文高級(jí)氧化工藝去除小分子羧酸的對(duì)比研究圖3-6不同反應(yīng)體系對(duì)UV/H?O?體系氧化去除小分子羧酸去除率的影響除率不超過5%,而單獨(dú)紫外光照也僅能達(dá)到8%的去除率，但H?O?與紫外光照聯(lián)其中，選擇H?O?的投放量分別為1mL,2mL,3mL,4mL,5mL,6mL;分別對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果見圖3-7,3-8,3-9。****本科畢業(yè)論文圖3-7不同H?O?濃度對(duì)UV/H?O?體系氧化去除500mg/L甲酸去除率的影響反應(yīng)時(shí)間(min)****本科畢業(yè)論文高級(jí)氧化工藝去除小分子羧酸的對(duì)比研究之，而對(duì)于水楊酸的去除率則比較低。可能是由于分子結(jié)構(gòu)越穩(wěn)定，則通過3.3.3不同反應(yīng)初始pH對(duì)去除率的影響圖3-10所示。反應(yīng)初始pH值圖3-10不同反應(yīng)初始pH對(duì)UV/H?O?體系氧化去除小分子羧酸去除率的影響****本科畢業(yè)論文高級(jí)氧化工藝去除小分子羧酸的對(duì)比研究3.3.4小結(jié)pH到4,反應(yīng)40min****本科畢業(yè)論文高級(jí)氧化工藝去除小分子羧酸的對(duì)比研究分子羧酸的去除率都小于2%,因此，這種高級(jí)氧化工藝不應(yīng)該被選擇用于去除后得出結(jié)論：對(duì)于去除500mL500mg/L的甲酸，選H?O?用量為0.36mol的條件下，反應(yīng)時(shí)間為20min時(shí)，去除率可達(dá)97%;對(duì)于去的條件下，反應(yīng)時(shí)間為15min時(shí)，去除率可達(dá)98%;對(duì)于去除500mL60mg/L的水楊酸，選擇在pH小于2,Fe2用量為1mmol,H?O?用量為0.24mol的條件下，反3.在光催化氧化工藝中，首先先對(duì)比了單獨(dú)紫外光照，單獨(dú)H?O?反應(yīng)與從而得出結(jié)論：當(dāng)有500mL500mg/L的甲酸，200mg/L的草