表面活性剂对偶氮染料光催化氧化降解的影响研究

摘要

H2O2/草酸铁光催化氧化体系是Fenton体系较为先进的高级氧化技术,偶氮染料和表面活性剂是印染废水中的重要组成部分,因此关于表面活性剂存在下偶氮染料在水中的脱色降解行为的研究对于印染废水的处理和利用更具有重要的现实意义。 本文分别选择三种偶氮类活性染料(C.I.活性红195、C.I.活性蓝222和C.I.活性黄145)和三种偶氮类酸性染料(C.I.酸性黑234、C.I.媒介黑9和C.I.酸性橙156)作为模拟污染物,利用H2O2/草酸铁光催化氧化体系研究了阴离子表面活性剂十二烷基苯磺酸钠(SDBS)和十二烷基硫酸钠(AS)以及非离子表面活性剂壬基酚聚氧乙烯醚(OP-10)和失水山梨醇脂肪酸酯聚氧乙烯醚(TW-80)对上述染料脱色降解反应的影响情况,重点考察了表面活性剂的浓度和种类对染料脱色率的影响。利用紫外可见光谱法研究了表面活性剂自身降解性能及其与偶氮染料在水溶液中的相互作用,同时采用最大气泡法测定了染料脱色反应过程中溶液表面张力的变化。最后通过紫外可见光谱法分析了表面活性剂存在条件下偶氮染料分子中芳香环结构在脱色降解过程中的变化。 结果表明,SDBS的加入对染料的脱色反应起到抑制作用,当SDBS的浓度处于5-7mmol/L范围内时,随着SDBS浓度的增加其对染料的抑制作用增强,浓度超过7mmol/L后SDBS浓度的变化对染料的影响作用不大。当OP-10的浓度为0.20mmol/L时,其对两种染料的脱色抑制作用最强,浓度超过0.20mmol/L后,OP-10对所选染料的抑制作用减缓或有所促进。表面活性剂对染料脱色降解反应的影响涉及到两个方面的因素,其一是表面活性剂的存在使得H2O2的分解率降低,其二是表面活性剂与染料竞争羟基自由基的作用。光辐射强度的大小并未明显改变SDBS和OP-10对染料的影响趋势,但是光辐射强度越大,染料的脱色率降解程度越大。Na2SO4的存在并未改变SDBS和OP-10对染料的脱色率反应的影响程度,NaCl和SDBS或OP-10的协同效应对染料脱色率的抑制作用增强。在表面活性剂存在条件下,染料的脱色反应仍符合假一级动力学反应的特征,SDBS的加入使得活性染料的动力学曲线分为两个部分。通过紫外可见光谱法发现表面活性剂的存在对偶氮染料分子中芳香环结构的抑制作用较偶氮键的抑制作用大,抑制作用随着表面活性剂浓度的提高而增强。

目录

文摘

英文文摘

声明

学位论文的主要创新点

第一章前言

1.1水资源污染现状

1.1.1印染废水的组成及特点

1.1.2染料和表面活性剂的生态毒性

1.2水溶性偶氮染料

1.3表面活性剂

1.3.1表面活性剂的结构特点及应用

1.3.2胶束的形成和结构

1.3.3临界胶团浓度及其影响因素

1.3.4胶束的作用

1.4用于处理印染废水的高级氧化技术

1.4.1 Fenton法

1.4.2光Fenton法

1.4.3草酸铁/H2O2光催化氧化法

1.5国内外关于染料及表面活性剂降解研究进展

1.6关于表面活性剂氧化降解的研究

1.7表面活性剂对染料等有机物降解影响的研究

1.8本论文研究的内容和意义

1.8.1本论文研究的内容

1.8.2本论文研究的意义

第二章实验部分

2.1材料与试剂

2.1.1染料

2.1.2表面活性剂的结构

2.1.3化学试剂

2.2实验仪器

2.3实验方法

2.3.1偶氮染料的脱色降解方法

2.3.2偶氮染料和表面活性剂相互作用的测定方法

2.3.3偶氮染料降解过程的紫外可见光谱分析

2.3.4表面活性剂降解过程的紫外可见光谱分析

2.3.5偶氮染料脱色降解反应动力学分析

2.3.6表面活性剂对过氧化氢分解性能的影响

2.3.7表面张力和临界胶团浓度的测定

第三章结果与讨论

3.1表面活性剂的CMC测定

3.1.1在偶氮染料和草酸铁存在下表面活性剂的CMC

3.1.2无机盐对表面活性剂临界胶束浓度的影响

3.1.3小结

3.2表面活性剂与偶氮染料之间相互作用研究

3.2.1 SDBS和AS与活性染料之间相互作用

3.2.2 SDBS和AS与酸性染料的相互作用

3.2.3 OP-10和TW-80与活性染料的相互作用

3.2.4 OP-10和TW-80与酸性染料的相互作用

3.2.5小结

3.3表面活性剂对过氧化氢分解的影响

3.4表面活性剂在H2O2/草酸铁光催化氧化体系中的降解反应

3.4.1 SDBS的光催化降解

3.4.2 OP-10的光催化降解

3.4.3小结

3.5表面活性剂与偶氮染料在光催化氧化反应中的竞争

3.5.1 SDBS与染料在光催化氧化反应中的竞争

3.5.2 OP-10与染料在光催化氧化反应中的竞争

3.5.3小结

3.6阴离子表面活性剂对偶氮染料脱色反应的影响

3.6.1 SDBS浓度对活性染料脱色反应的影响

3.6.2 SDBS浓度对酸性染料脱色反应的影响

3.6.3 AS对浓度染料脱色的影响

3.6.4小结

3.7非离子表面活性剂对偶氮染料脱色降解的影响

3.7.1 OP-10浓度的影响

3.7.2TW-80浓度的影响

3.7.3 小结

3.8无机盐存在下表面活性剂对染料脱色降解的影响

3.8.1在Na2SO4存在下表面活性剂的影响

3.8.2 NaCl存在下表面活性剂的影响

3.8.3小结

3.9紫外可见光谱分析

3.9.1 SDBS

3.9.2 OP-10

3.9.3小结

3.10化学动力学分析

3.10.1 SDBS浓度对染料脱色反应动力学的影响

3.10.2 OP-10浓度对染料脱色反应动力学的影响

3.10.3光辐射强度对染料反应速率的影响

3.10.4小结

第四章结论

第五章展望

参考文献

发表论文和参加科研情况

致谢