微波催化氧化法处理邻苯二酚废水研究
- 格式:pdf
- 大小:119.00 KB
- 文档页数:3
光催化降解苯酚废水的研究指导老师副教授【摘要】以TiO2 为光催化剂,以紫外灯为光源,在自制的光催化反应装置中进行苯酚溶液的光催化降解实验,并且考察了催化剂用量、苯酚初始浓度、PH值、光照强度等因素都对苯酚光催化降解的影响。
结果表明:其最佳工艺条件为:苯酚浓度在10mg/L ,pH=7,TiO2用量为1. 0 g/L,紫外灯波长为254 nm,反应时间4h时降解效果最佳。
关键字:TiO2 光催化,降解苯酚影响因素1、前言酚是一类常用的化工原料,是一类很难降解的化合物,具有致癌、致畸、致变的潜在毒性[1],因而含酚废水来源十分广泛,对人类健康带来十分严重的危害。
苯酚是含酚废水中常见的污染物,有效处理苯酚废水已经是环保方面的一个重要课题[2]。
光催化氧化降解苯酚以其高效、稳定以及无二次污染等特点[3],已成为近年来环保领域一种新型的污染治理技术。
1.1苯酚废水来源及危害1.1.1、苯酚废水的来源苯酚是重要的化工基本原料及中间体,是一种高毒物质,工业常用于制染料合成树脂、塑料、合成纤维和农药、水杨酸等[4],日常生活中也常用于杀菌消毒、做防腐剂等。
因而苯酚废水在我们这个工业发达的国家来源非常广,且数量多,主要来自于炼油、煤气洗涤、炼焦、造纸、合成氨、木材防腐、石油化工、化学、制药、油漆、涂料、塑料农药等企业的生产废水中[5]。
苯酚微溶于水,在使用和生产苯酚的过程中,一定溶有部苯酚, 成为对人体有害的苯酚废水。
1.1.2、苯酚废水的危害苯酚是一种对一切生物个体都有毒害的物质,低浓度酚能使蛋白质变性,高浓度能使蛋白质沉淀,具有致癌、致畸、致变的潜在毒性,对皮肤、粘膜有强烈的腐蚀作用。
它通过皮肤、黏膜的接触而吸入或经过口腔侵入生物体内,与细胞皮浆中的蛋白质接触后形成不溶性蛋白质而使细胞失去活性,尤其对神经系统有较大的亲和力,使神经系统发生病变或损害肝、肾功能[1]。
同时苯酚对水源和水生生物也能产生严重的影响。
许雅洁,张怡洋,刘阳,等.微生物降解苯酚污染的研究进展[J ].中南农业科技,2023,44(5):233-241.苯酚是一种具有强毒性且难去除的工业污染物,是从工业过程中排放出来的,如纺织加工、煤气化、炼油、皮革制造、树脂合成、香水生产等[1-5]。
苯酚具有毒性、致突变性和致癌性,对环境有严重的破坏作用[6]。
由于大规模的工业应用,苯酚不可避免地被引入水或土壤环境,造成水体和土壤污染,由于其毒性大,即使在低浓度下也可能构成严重的生态危害。
苯酚及酚类化合物对水体的污染主要以焦化废水为主(焦化废水是指化工类企业在工业加工过程中产生的高毒性、高污染废水),其主要来源于生产煤和汽油的企业,以及加工液化气、运输制冷等过程。
同时化工厂附近的土壤也会受到一定程度的污染,进而污染农作物及其制作的食品,最终危害人类健康。
苯酚不仅在环境中具有明显的累积效应,而且容易与其他有机化合物共存形成新的复合污染物,或在水中发生取代或其他化学反应转化为比苯酚毒性更高的酚类化合物,如氯酚、甲基酚和烷基酚等,而且在生物体内难以分解。
酚类化合物的毒性随结构和官能团的不同而变化,这些物质的顽固性和持久性更大,增加了对苯酚污染治理的难度,间接增加了对人体的危害程度[7,8]。
苯酚作为重要的有机化工原料和工业商品,生产的相关下游产品涉及人们生活的很多方面,如可生产作为汽车外壳涂料的双酚A 以及生产为水杨酸[7]。
此外,苯酚还可用作溶剂、试验试剂和消毒剂等,如作为具有杀菌特性的乳膏和剃须皂,或被用作内部防腐剂和胃麻醉剂。
因此,苯酚在染料、制药、化肥、塑料、玻璃纤维、食品工业和石化等各种行业都有应用[9,10]。
2019年,全球苯酚需求量约为1200万t ,预计未来需求量还会增加。
随着中国经济的飞速发展,国内产业对苯酚的需求也在不断上升,2016—2021年中国苯酚消费量呈稳步增长态势,2021年中国苯酚表观消费量为367.3万t ,依据往年增长速率预计2023年中国苯酚表观消费量将达到400万t 以上[11,12]。
《臭氧—微波诱导催化氧化饮用水中的内分泌干扰物邻苯二甲酸二丁酯》篇一臭氧-微波诱导催化氧化饮用水中的内分泌干扰物邻苯二甲酸二丁酯的高质量研究一、引言随着工业化和城市化的快速发展,饮用水中的内分泌干扰物(EDCs)问题日益严重。
其中,邻苯二甲酸二丁酯(DBP)作为典型的EDCs之一,具有强烈的生殖和发育毒性,对人类健康构成了严重威胁。
传统的饮用水处理技术对DBP的去除效果有限,因此,研究高效、环保的DBP去除技术具有重要的现实意义。
本文旨在探讨臭氧与微波诱导催化氧化技术联合应用在饮用水DBP 去除中的效果与机制。
二、臭氧与微波诱导催化氧化技术概述臭氧(O3)是一种强氧化剂,能有效分解水中的有机污染物。
然而,单独使用臭氧处理饮用水时,其氧化能力受限于反应速率和氧化效果。
而微波诱导催化氧化技术利用微波的能量特性,可在催化作用下促进化学反应进行,显著提高污染物的降解效率。
结合这两种技术的优点,可以进一步提高DBP的去除效率。
三、臭氧-微波诱导催化氧化技术研究1. 实验材料与方法本研究选取饮用水中的DBP作为研究对象,采用臭氧与微波诱导催化氧化技术联合应用的方法。
实验中,我们设置了不同的臭氧浓度、微波功率和时间等参数,以探究其对DBP去除效果的影响。
同时,我们还通过高效液相色谱等手段对DBP的降解过程进行监测。
2. 结果与讨论实验结果表明,臭氧与微波诱导催化氧化技术联合应用在DBP去除中具有显著的效果。
在适当的臭氧浓度、微波功率和时间条件下,DBP的去除率可达到较高的水平。
此外,我们还发现,微波诱导催化氧化技术能显著提高臭氧的氧化能力,促进DBP的快速降解。
同时,我们还探讨了DBP的降解机制和路径,为进一步优化处理工艺提供了理论依据。
四、结论本研究表明,臭氧与微波诱导催化氧化技术联合应用在饮用水DBP去除中具有显著的效果。
该技术能显著提高DBP的去除率,降低饮用水中的EDCs含量,保障人们的饮水安全。
此外,该技术还具有环保、高效、节能等优点,具有重要的应用前景。
制药废水处理技术及应用概述摘要:近年来,陆续有同时具有异养硝化好氧反硝化作用的微生物被报道。
人们最早从脱硫脱氮污水处理系统中发现具有此特殊性能的菌株。
异养硝化好氧反硝化与其他生物脱氮法相比具有很大优势:①可同时去除COD和氨氮,同时在同一个反应器中进行硝化反硝化过程极大节省了占地面积和运行成本;②菌体生长速率快,易于在系统中留存;③菌株代谢基质和产物的多样性,利于与其他菌株共存,应用范围较广;④耐有机负荷,耐溶解氧,脱氮效率高。
本文主要分析制药废水处理技术及应用概述。
关键字:化工废水;处理工艺;新型处理技术引言随着医药工业迅猛的发展,制药废水已成为严重的污染源之一。
利用单一的处理技术进行制药废水的处理有一定的局限性,近年来,国内学者将研究重点放在多种技术的优化组合,核心处理以生物方法为主。
而生物法中传统的厌氧氨氧化工艺菌倍增时间较长,工艺启动时间长,并且废水中通常不含亚硝酸盐,需与短程硝化工艺相结合。
而且厌氧氨氧化过程对废水中的COD比较敏感,COD的存在会滋生大量的异样菌,与厌氧氨氧化菌竞争。
所以仅通过厌氧氨氧化无法同时去除废水中的氨氮和COD。
1、化工废水处理现状1.1处理效率低近年来,我国环保力度不断加大,但是一些企业存在废水乱排现象,将未达标的废水排放至自然水体中,导致水环境污染,增加了环境治理成本。
此外,部分企业缺乏废水分类处理意识。
化工企业在生产过程中会产生多种废水,可以针对不同的水质、水量进行科学处理,提高废水处理效率和水资源利用率。
1.2缺乏对有毒有害物质的检测化工废水含有多种污染物,而化工企业出水检测往往只针对常规污染物,容易忽视有毒有害物质。
这些物质在常规处理过程中难以降解,如有机氯、有机汞、重铬酸钾、三氧化二砷和苯系物等。
如未有效处理,它们将会伴随废水排放进入自然环境中,如果转移到食物链中,还会威胁人体健康。
因此,加强对有毒有害物质的检测,不断改进废水处理工艺,提高废水处理效率,是化工废水处理的主要发展方向。
高浓度有机废水处理技术随着全球工业化进程加快,水环境受到有机污染已成为全球性环保议题之一。
有机污染物主要来自大规模高浓度有机废水的排放,主要来自焦化、制药、造纸、印染、石化以及食品加工等领域。
高浓度有机废水主要是指COD和BOD5达到或超过几千甚至几万毫克每升的废水。
该类废水直接排放会对水环境造成严重破坏,可危害人体健康,引起急慢性中毒和致畸、致癌等远期危害。
在淡水资源和能源日益短缺的今天,探索高浓度有机废水处理以及资源化利用技术已成为最热门的环保议题之一。
1、高浓度有机废水处理难点和现状高浓度有机废水难于处理的原因是由其特性决定的,该类废水主要有几种特点:有机物浓度较高;含较多生物难降解物质;含盐量较高;废水出水水质不稳定等。
目前,处理高浓度有机废水,大多采用传统的生物处理法。
该类方法本身存在较大问题,以广泛应用的AA/O法为例,根据实际运行状况,存在反应池容积较大、能耗较高、污泥回流量大、脱氮效果有限等缺点。
因此,本文主要介绍了包括传统的生物法和物理化学法的创新和改进,新型的膜分离法以及以上方法的组合工艺。
2、高浓度有机废水处理技术传统生物处理法存在缺陷,本文主要介绍改进的生物法和物理化学法,重点介绍了膜分离法的应用。
各方法优缺点并存,在实际工程运作中,需要仔细分析废水水质,合理选择和设计技术方案。
2.1 生物法生物法技术成熟,处理效果稳定,主要分为利用好氧微生物的好氧处理法与利用厌氧微生物的厌氧处理法。
微生物在酶的催化作用下,以高浓度有机废水中大量有机以及少量无机物质为新陈代谢的底物,净化了水质同时合成了自身。
目前,研究热点主要集中于新型生物处理工艺的开发以及传统生物法与其他处理技术的组合应用。
好氧生物处理工艺的开发应用起步较早,经过一百多年的发展和改进,广泛应用于各高浓度有机废水处理领域。
单一好氧工艺处理效果有限,与其它工艺组合使用是其发展趋势。
Marcelino等采用好氧生物降解和臭氧氧化相结合的工艺,针对某药企高浓度制药废水进行处理研究,结果表明:废水中COD去除率达到98%,超过99%的抗生素得到去除。
表2-2对苯二酚物理性质Table2-2Phsicalpropertiesofhydroquinone项目数据项目数据项目数据熔点,oC172范德华体积5.998x104KI1.22x1010mS/tool沸点,oC285范德华面积8.46x10’K29.28xlO。
13m2/mol密度。
也151.332蒸汽压O.133溶解度(132.4。
C)kPag/lOOg(300c)闪点(闭165临界温度oC549乙醇46.4杯)。
C自燃温度516临界压力,l~,IPa7.45丙酮28.4(闭杯)oC白燃极限,1.6-15.3临界体积m3/mol3,0x104水8.3%(体积)绝对熵344.17液体摩尔体积1.226x104若0.06J/(m01.¨埘?,m01熔化热27.1生成热,kJ/m01.261.7l四氯化碳O.OlkJ/mol燃烧净热.2.74x103吉布斯自由能.176.13lO/moIkMm01偶极矩1.40离解常数(30。
c)对苯二酚是一强的还原剂。
与某些氧化剂反应生成苯醌;在碱性溶液中,对苯二酚会加速氧化速度,生成的氧化物加水会变成l,2,4.三羟基苯,后者继续氧化生成腐植酸,对苯二酚可以将氨碱银盐还原成银镜,是强力的照相显影剂。
对苯_酚的反应活性类似与苯酚,它的羟基可以转化成醚或酯。
对苯二酚及其醚类在一定条件下可进行烷基化反应,生成单烷或双烷产物,与脂胺和芳胺反应,生成重要芳胺产品,与氯气或氯化磺酰反应,生成一系列氯化物;与C02反应生成2,5一二羟基苯甲酸;与苯酐缩合生成1,4-二羟基蒽醌:与顺酐缩合生成l,4一二羟基苯。
对苯二酚催化加氢可以生成l,4一环己一醇:磺化反应生成氢醌磺酸。
2.2邻苯二酚、对苯二酚的工业应用”心m邻、对苯二酚是重要的化工产品,具有极其广泛的应用领域,1994年全世界邻、对苯二酚的生产能力已达7万吨/年,目前全球年消耗量超过200kt[21,其需求量,尤其国内需求量呈稳步增长势头。
邻苯二酚生产工艺
邻苯二酚是一种重要的有机合成原料,广泛应用于杀菌剂、光敏剂、染料和医药等领域。
下面是邻苯二酚生产工艺的详细介绍。
1. 原料准备
邻苯二酚的生产原料主要包括苯酚和空气。
苯酚作为原材料需要进行
脱水、纯化等预处理。
同时,还需要准备氧气气源和催化剂等辅助原料。
2. 光氧化反应
邻苯二酚的生产过程采用光氧化反应。
在反应器内,苯酚和氧气经过
光照作用,被催化剂(如铜、铜盐、过渡金属复合物等)激活,生成
邻苯二酚和水。
需要注意的是,反应过程中需控制反应温度和压强,
确保反应的高效进行。
3. 分离和纯化
反应后,产物需要经过分离、提纯等步骤,得到纯度更高的邻苯二酚。
主要的分离方法包括晶体分离、溶剂萃取和蒸馏法。
其中,晶体分离
是最常见的技术之一,通过调节溶剂、温度等条件,使邻苯二酚结晶
并分离出来。
4. 产品质量控制
邻苯二酚产品的质量直接影响到其应用效果。
在生产过程中,需要进
行严格的质量控制,包括反应条件控制、原材料选择、分离工艺优化、成品检验等方面。
同时,也需要遵守相关的工业安全和环境保护法规,确保生产过程的可持续性和安全性。
以上是邻苯二酚的生产工艺介绍,通过科学合理的工艺流程和严格的
质量控制,能够生产出高品质的邻苯二酚产品。
浅谈水处理技术的应用和发展摘要:洁净水资源跟人们的生活息息相关。
本文主要介绍利用水处理技术实现水资源可持续发展。
文章列举了绿色氧化、绿色絮凝以及超声波、微波、等环保水处理技术,以及在国内外的研究应用现状,探讨了绿色水处理技术的发展趋势。
关键词:超声波水微波水光催化氧化水处理0 引言在当前的水处理技术中,处理效率低,能耗高且易带来二次污染,是水处理技术发展中的突出问题。
因此有必要采用高效、无毒、低能耗、无二次污染的绿色水处理技术,这也是实现水资源可持续发展、环境保护和生态安全的重要措施。
1 超声波、微波绿色水处理技术1.1 超声波水处理超声波水处理是一种新型绿色水处理技术,超声波是指频率在20kHz以上的声波。
用其辐射水溶液会产生许多物理化学变化,这种现象称为超声空化效应。
利用此效应,可以方便、快速地处理废水,尤其对含有毒有机污染物的废水,处理效果更显著。
目前,国内外对超声波水处理技术研究较为深入,研究方向也已从利用超声波单独处理转向超声波复合技术应用的研究。
目前主要有以下几个方面。
1.1.1 超声化学氧化目前的氧化物质有空气、、、以及Fenton试剂等,其中研究较早的是空气和。
超声波与臭氧氧化结合,产生超声臭氧氧化技术,处理效果明显。
此法在最近几年中研究较多,可降解的主要有机物包括酚类、染料、芳香化合物等。
超声臭氧氧化技术降解五氯酚,效果明显好于超声或臭氧单独使用时的效果。
在降解染料废水的过程中,超声波和臭氧氧化之间具有协同效应,产生协同效应的主要原因是超声波促进臭氧转化为自由基。
用臭氧对偶氮染料的脱色过程中增加超声辐射后,不仅可以在11min内达到90%的脱色率,而且臭氧投加量可节省48%。
超声波与结合处理难降解有机物的研究已有报道,其用于分解水中邻氯酚时,降解率可达99%,总有机碳的去除率为63%。
用超声强化氧化降解水中的4-氯苯酚,对水中4-氯苯酚的降解率和TOC去除率均比单独采用超声波效果好。
一种测定污水中对苯二酚的新方法胡文娜【摘要】The copper and poly para aminobenzoic acid compoud modified electrode was prepared by the cy⁃clic voltammetry. And the electrochemical behavior of hydroquinone on the modified electrode was studied. In pH3.5 phosphate buffer solution,with the scanning rate of 240 mV/s,hydroquinone produced a clear pair of redox peaks,and the peak potential were Epa= 0.376 V and Epc = 0.293 V,respectively. Hydroquinone oxi⁃dation peak current and concentration in the range of 3.0 × 10-6~1.0 × 10-3 mol/L had a good linear relation⁃ship,and the detection limit was 8.0×10-7 mol/L. Based on the study,a new method was established forde⁃termination of hydroquinone.And the method was used for the determination of hydroquinone samples with satisfactory results.%用循环伏安法制备铜/聚对氨基苯甲酸复合修饰电极,并研究对苯二酚在该修饰电极上的电化学行为.在pH3.5磷酸盐缓冲溶液中,扫描速率为240 mV/s时,对苯二酚会在铜掺杂修饰电极上产生一对清晰的氧化还原峰,峰电位分别为Epa=0.376 V,Epa=0.293 V.对苯二酚氧化峰电流与其浓度在3.0×10-6~1.0×10-3 mol/L范围内呈良好的线性关系,检出限为8.0×10-7 mol/L.基于对苯二酚在修饰电极上的电化学特性,为我们建立一种新的测定方法.对对苯二酚样品的测定分析,结果满意.【期刊名称】《淮北师范大学学报(自然科学版)》【年(卷),期】2015(000)003【总页数】4页(P49-52)【关键词】铜;对氨基苯甲酸;对苯二酚;循环伏安法;修饰电极【作者】胡文娜【作者单位】蚌埠学院应用化学与环境工程系,安徽蚌埠 233030【正文语种】中文【中图分类】O657.15对苯二酚是一种白色针状结晶的有机化合物,广泛应用于生产染料,光稳定剂,感光材料等.但它是有毒有机物,污染环境,并难以降解[1].目前测定对苯二酚的方法主要有荧光法[2]、色谱法[3]和电化学法[4],这些方法中有的预处理比较麻烦,有的灵敏度较低.而氨基酸由于分子中含有氨基和羟基这两种官能团使得它具有许多独特的性质,人们可以利用电化学或化学方法将氨基酸固定到电极表面,能够广泛用于各种物质的分析[5-10],在测定生物分子,有机污染物、离子等方面显示出它的优越性,但有的氨基酸修饰电极的灵敏度还有待提高.将金属掺杂在基底修饰膜中,能够提升物质在电极上的电子传递速率[7,11-12].本文吸取二者的优点,采用循环伏安法,将金属铜与对氨基苯甲酸掺杂共聚到玻碳电极表面,制得铜/聚对氨基苯甲酸复合修饰电极,并研究对苯二酚在修饰电极上的电化学特性.通过制备条件和测定条件的优化,使得该修饰电极能够很好地用于对苯二酚的测定.结果表明,铜/聚对氨基苯甲酸复合修饰电极制备简单,测定污水样品中对苯二酚结果满意.1 实验部分1.1 实验仪器与试剂CHI660E电化学分析系统(上海辰华有限公司),pHS-3C型酸度计,工作电极:玻碳电极(GCE)或铜/聚对氨基苯甲酸复合修饰电极(Cu-PPABA/GCE),对电极:铂丝电极,参比电极:Ag/AgCl电极.对苯二酚:0.010 mol/L,避光保存,使用时再逐级稀释;对氨基苯甲酸:0.010 mol/L,硝酸铜:0.010 mol/L,硝酸钾1.0 mol/L,磷酸盐缓冲溶液,均采用0.10 mol/L H3PO4,NaH2PO4,Na2HPO4,Na3PO4溶液配制,并在pH计上校准.实验所采用的试剂均为分析纯,所采用的水均为石英亚沸水.1.2 铜/聚对氨基苯甲酸复合修饰电极的制备将玻碳电极按文献[11]进行预处理,放入含有3.0×10-3 mol/L对氨基苯甲酸,8.0×10-3 mol/L硝酸铜,1.0×10-2 mol/L 硝酸钾,8.0×10-2 mol/L 硝酸的适量溶液中,在-0.8~2.2 V电位范围内,静止12 s,采用三电极系统,以100mV/s循环扫描16周.取出电极,用亚沸水洗涤,用滤纸吸干即可制得.1.3 实验方法在50 mL 容量瓶中加入适量的对苯二酚,然后用pH 3.5 的PBS 稀释至刻度,转入电解池,以Cu-PPABA/GCE 为工作电极,铂丝为对电极,Ag/AgCl 为参比电极,静置4 s 后以240 mV/s 的速率扫描,记录-0.1~0.9 V电位范围内的循环伏安曲线.每进行下一次测定之前都需要进行空白测定,使实验更加可靠与准确.2 结果与讨论2.1 Cu-PPABA/GCE修饰电极制备条件的选择2.1.1 对氨基苯甲酸和硝酸铜浓度的影响作为修饰底液的主要成分,对氨基苯甲酸会影响到修饰膜的形态及稳定性,硝酸铜的浓度则会影响到修饰膜中铜的含量.铜含量过低,电子传递速率提升不明显,硝酸铜的浓度过大,铜峰增大,在测定电位窗口中会影响对苯二酚的测定.实验发现随着对氨基苯甲酸浓度和Cu(NO3)2浓度的升高,Cu-PPABA/GCE 电极对对苯二酚的响应先增大后减小,综合考虑测定的灵敏度和峰型,选定Cu(NO3)2浓度8.0×10-3 moL/L,对氨基苯甲酸浓度3.0×10-3 moL/L进行实验.2.1.2 聚合底液pH及硝酸钾的影响硝酸和硝酸钾在聚合液中起到的作用是不同的.前者主要控制底液的酸度,进而影响修饰膜中氨基酸的荷电情况,后者则是起到支持电解质的作用.改变硝酸和硝酸铜的浓度进行实验,结果发现,随着酸度和支持电解质含量的增加,对苯二酚在该修饰电极上的响应电流均呈现先增大后减小的现象.故选定当硝酸浓度8.0×10-2 mol/L时,硝酸钾浓度1.0×10-2 mol/L进行聚合.2.1.3 聚合周期的影响采用已优化的底液浓度,改变聚合周期进行实验,改变扫描次数.实验表明,当聚合周次较少时修饰电极对对苯二酚的响应电流小,16周时响应电流达到最大值后逐渐降低.这是由于扫描周期少,则导致电极上聚合物含量低,活性的基团较少,从而使得修饰电极对于对苯二酚测定的灵敏度低;扫描周期过多,会造成聚合薄膜过厚,使得反应的电子传递在聚合薄膜中的阻力过大,最终导致响应电流减小.因此选定扫描次数为16周.2.1.4 聚合扫描速度的影响改变聚合扫描速率从20~300 mV/s,每隔20 mV/s依次进行实验.聚合扫描速率对于测定分析的精密度有较大影响.聚合物在电极表面沉积过快,会使得聚合膜的表面过于粗糙且形态不规整,聚合物沉积太慢,虽会使聚合膜相对致密,但耗费时间过长.因此选定扫描速度为100 mV/s.2.1.5 铜/聚对氨基苯甲酸复合修饰电极的聚合循环伏安曲线图1为铜掺杂聚对氨基苯甲酸在最佳条件下的循环伏安图.从图1中可以看出第一圈在0.20 V左右出现一明显的氧化峰,这可能是沉积的金属铜溶出形成的.该峰在第二圈开始,峰电位逐渐移至0.10 V,峰电流迅速减弱并趋于稳定,这说明铜的沉积趋于平衡,聚合膜逐渐完整,使得铜被共聚电极表面.同时可能由于对氨基苯甲酸氧化聚合的原因导致在0.80 V左右出现一个较宽的氧化峰.图1 Cu-PPABA/GCE的CV曲线图2 对苯二酚在裸电极(1)和Cu-PPABA/GCE(2)上的循环伏安曲线2.2 对苯二酚测定条件的优化2.2.1 对苯二酚在修饰电极上的循环伏安特性将5.0×10-4 mol/L的对苯二酚取适量于pH 3.5的磷酸盐缓冲溶液中进行测定.由图2可看出,对苯二酚在裸电极上测定时没有明显响应,而在Cu-PPABA/GCE 有一对明显的氧化还原峰,峰电位分别为Epa=0.376 V和Epa=0.293 V,且峰电流较大.从而可以说铜与聚对氨基苯甲酸修饰电极后,Cu-PPABA/GCE对对苯二酚有很强的电催化作用且也有很好的灵敏度.2.2.2 pH对对苯二酚的电化学行为影响在优化的聚合条件下制备出Cu-PPABA/GCE,采用循环伏安法在pH 2.5-11.0之间对1.0×10-4 mol/L对苯二酚进行实验(如图3).从实验结果可以发现,随着pH的增加,对苯二酚的峰电位均负移,且峰电位与pH 的线性方程为:Epa(V)=0.565 6-0.052 41 pH,R=0.999 2;Epc(V)=0.532 1-0.055 32 pH,R=0.993 6,说明对苯二酚在该修饰电极上反应有质子参加,且是等电子等质子反应.pH 2.5~8.0之间,对苯二酚的氧化和还原峰电流均先增大后减小,pH 3.5时达到最大;pH>8.0后,峰电流迅速减小并逐渐消失.此时,对苯二酚溶液也开始变红,这可能是碱性条件下,对苯二酚转化成酚钠,更容易被空气氧化所致.故选定最佳pH为3.5.图3 不同pH时对苯二酚在铜/聚对氨基苯甲酸复合修饰电极上的CV曲线图4 不同扫速时对苯二酚在铜/聚对氨基苯甲酸复合修饰电极上的CV曲线2.2.3 扫速对对苯二酚电化学行为的影响在pH 2.5的磷酸盐缓冲溶液中,改变扫速来对5.0×10-4mol/L对苯二酚进行测定(如图4).从实验数据中可以看出,随着扫描速率的增加,对苯二酚的峰电流逐渐增大,在20~500 mV/s之间,Ipa=0.448 8 υ1/2+0.824 8,R=0.991 1,说明对苯二酚的氧化过程主要受扩散控制.同时,随着扫速的增加,峰电位差逐渐增大,充电电流逐渐增加,峰型变差,反应的可逆性降低.综合考虑测定灵敏度和反应可逆性,选择240 mV/s时为最佳测定扫速.2.2.4 工作曲线、稳定性和干扰物质测定在优化的聚合条件和测定条件下进行实验.在3.0×10-6~1.0×10-3mol/L 之间,对苯二酚的氧化峰电流与其浓度呈线性关系,回归方程为Ip(aμA)=60.450 C+17.195,R2=0.992 9,检出限为8.0×10-7mol/L.对3.0×10-4mol/L对苯二酚平行测定30次,RSD为4.0%.该修饰电极在室温下放置10 d,对苯二酚响应电流及电位基本不变,说明该修饰电极具有较好的稳定性.允许误差在±5%,在3.0×10-4mol/L对苯二酚中,试验一些常见的离子.结果显示,Fe3+、Cd2+,Sr2+,Cr3+,Al3+,Zn2+,Bi3+,Pb2+,抗坏血酸均不形成干扰(0.5 mg,未作最高限).2.2.5 样品分析取一定量对苯二酚稀释至一定浓度按实验方法采用标准加入法进行回收率的测定,结果见表1.表1 样品分析结果样品对苯二酚加入量(×10-4 mol/L)5.00 8.00测定值(×10-4 mol/L)4.92 7.67回收率/%98.4 95.83 结论本实验通过循环伏安法将铜和对氨基苯甲酸修饰共聚在玻碳电极上,成功地制备了铜/聚对氨基苯甲酸复合修饰电极.并对对苯二酚在修饰电极上的电化学特性进行了研究,得到铜/聚对氨基苯甲酸复合修饰电极测定对苯二酚时的最佳条件,建立测定对苯二酚的新方法,并且测定时稳定安全可靠,选择性高,灵敏度好.参考文献:[1]ZHAO D M,ZHANG X H,FENG L J,et al.Simultaneous determination of hydroquinone and catechol at PASA/MWNTs composite film modified glassy carbon electrode[J].Colloids and Surf B,2009,74(1):317-321.[2]李淮芬,谢成根,宗佳佳,等.同步荧光法同时测定苯二酚中邻苯二酚和对苯二酚[J].冶金分析,2009,29(9):31-35.[3]黄少鹏,徐金瑞,王琼.薄层色谱法同时测定邻苯二酚、间苯二酚和对苯二酚异构体[J].分析化学,1999,27(3):331-333.[4]YU J J,DU W,ZHAO F Q,et al.High sensitive simultaneous determination of catechol and hydroquinoneat mesoporous carbon CMK-3 electrode in comparison with multi-walledcarbon nanotubes and vulcan XC-72 carbon electrodes[J].Bio⁃electronchem,2012,135(2):446-451.[5]王广凤,李茂国,方宾,等.巯基二茂铁衍生物的合成及其生物传感器的制备与应用[J].应用化学,2005,22(2):168-170.[6]MATSUNAGA M,NAKANISHI T,ASAHI T,et al.Effect of surface coverage of gold(111)electrode with cysteine on the chiral discrimination of DOPA[J].Chirality,2007,19(4):295-299.[7]孙登明,马伟.银掺杂聚L-天冬氨酸修饰电极的制备及对多巴胺的测定[J].应用化学,2008,25(8):913-915.[8]YEH W L,KUO Y R,CHENG S H.Voltammetry and flow-injection amperometry for indirect determination of dopamine[J].Electrochemistry Communications,2008,10(1):66-70.[9]LI Y X,HUANG X,CHEN Y L,et al.Simultaneous determination of dopamine and serotonin by use of covalent modifica⁃tion of 5-hydroxytryptophan on glassy carbon electrode[J].Microchim Acta,2009,164(1):107-112.[10]赵艳霞,马心英,王琦.聚L-赖氨酸修饰电极对去甲肾上腺素的电催化氧化[J].分析试验室,2005,24(3):71-74.[11]HU W N,SUN D M,MA W.Silver doped poly(L-valine)modified glassy carbon electrode for the simultaneous determi⁃nation of uric acid,ascorbic acid and dopamine[J].Electroanalysis,2010,22(5):584-589.[12]杨欣,王峰,刘璐,等.纳米金掺杂石墨烯修饰玻碳电极选择性测定多巴胺[J].食品工业科技,2012,33(8):88-91.。
微波处理废水方法概论聂荣健(济宁学院化学与化工系化学工程与工艺2班 2012082201,山东省曲阜市273100)摘要:本文综述了利用微波处理技术进行废水处理的几种方法,包括微波直接辐射处理法、生物脱氮+微波+双膜处理焦化废水方法及微波与催化氧化相结合的废水处理方法。
同时指出利用微波技术处理废水的优缺点。
关键词:微波;废水处理;优缺点中国是水资源严重短缺的国家,随着经济建设的迅速发展,环境问题的存在日益突出。
因此,在发展经济的同时,环境保护与生态环境建设是我们面临的重要任务。
在众多的水处理方法中,微波处理废水的方法是较新的科学技术。
微波技术在食品加工、环境保护、医药生产、冶金提炼和纳米产品的研制技术等领域得到了广泛应用。
在近几年中,采用微波处理废水方法取得了较大的进展,微波处理废水方法,适应性强,处理率高,尤其对污水中难降解有机物的去除具有针对性,使得微波处理废水技术日臻完善。
1.微波处理方法原理微波诱导催化氧化技术(MICOP)是将高强度短脉冲微波辐射聚焦到含有某些“敏化剂”的固体催化剂床表面上,通过表面点位与微波能的强烈相互作用,将微波能转变为热能,从而选择性地升高某些表面点位的温度,当反应物与其接触时就可能发生化学催化反应〔1-2〕。
微波是指为300M~300 GHz的,是无线电波中一个有限频带的简称,可改变离子迁移和偶极分子转动情况,但不引起分子结构处理的改变,是非离子化的辐射能。
微波电磁场能使极性分子产生高速旋转碰撞而产生热效应,从而改变体系的热力学函数,降低反应的活化能和分子的化学键强度。
此外,微波还有非热效应的特点,即在微波场中的极性分子震荡能使化学键断裂。
利用这些特点使得微波的技术在废水处理工艺中得到了应用。
2 微波处理废水技术S. Horikoshi等〔3-5〕将微波技术与光催化降解技术结合处理难降解有机污染物,其研究认为微波辐照大大促进了·OH的形成,增加了TiO2的表面活性,从而提高对有机污染物的降解效率,实验还证明单独微波辐照不能产生·OH。
超临界水氧化法降解有机物废水技术所属行业: 水处理关键词:有机废水超临界水氧化法废水处理技术越来越多的有机污染物通过工业生产过程排放到环境中, 对生态系统造成了严重的危害(欧阳创, 2013;Gong et al., 2016).传统处理方法如生物法、物理法、一般化学氧化法对难降解的有机废水的处理效果不佳.超临界水氧化法是一种能快速有效降解有机物的废水处理技术 , 且不产生二次污染, 具有广泛的应用前景.水在超临界状态下(T >374 ℃, P>22.1 MPa)能与有机组分、氧化剂完全互溶, 形成均相体系(Zhang et al., 2014)。
超临界水氧化法以超临界水作为反应介质, 以氧气或过氧化氢作为氧化剂, 通过高温高压下的自由基氧化反应, 能迅速将各种难降解有机物彻底氧化为CO2、H2O及少量无机盐等无害物质(Rice et al., 1997)。
众多研究表明, 超临界水氧化法对甲胺磷、喹啉、邻二氯苯、多氯联苯等都有很好的降解效果, 降解率能达到95%以上, 有些甚至能达到100%(林春绵等, 2000;Lee et al., 2006;Svishchev et al., 2006;刘春明等, 2012).定量构效关系(Quantitative Structure-Activity Relationships, QSAR)研究可以深入剖析化合物结构与性质的关系,从而对化合物性质和反应机理进行解释和预测, 是研究和预测化合物降解性的有效途径.目前, QSAR的研究已广泛应用于药物化学、环境毒理学及有机物降解动力学等领域(Wang et al., 2004;Xiao et al., 2015;Qu et al., 2012)。
其中, 量子化学参数的选取是QSAR研究的重要环节, 影响了预测的准确性.众多研究表明, 代表活性位点的Fukui指数、电荷密度、原子轨道电子布局数等量子化学参数在讨论化合物性质时具有重要的意义(Wiktor et al., 2015;张世国等, 2004).目前, 超临界水氧化法降解有机物主要是针对单一物质进行试验研究, 鲜有对多种有机物同时进行系统的研究。
邻苯二酚氧化邻苯二酚是一种重要的有机合成中间体,广泛应用于医药、染料、涂料、塑料等领域。
常见的邻苯二酚氧化方法有空气氧化、氧气氧化和过氧化氢氧化等。
本文将从反应原理、催化剂选择、条件优化和反应机理等方面,详细介绍邻苯二酚氧化的过程和方法,以期为研究者提供有益的指导和参考。
邻苯二酚氧化反应的原理是将邻苯二酚(C6H4(OH)2)暴露在氧气或氧气源的条件下,通过氧化作用将其转化为过一次氧的产物(C6H4O2)。
反应中的催化剂起到加速反应速率、提高选择性或调节反应条件的作用。
催化剂在邻苯二酚氧化反应中起到至关重要的作用。
常用的催化剂包括过渡金属盐、有机金属化合物和酶等。
选用适宜的催化剂能够使邻苯二酚氧化的反应产率和选择性得到提高。
不同催化剂对邻苯二酚氧化反应具有不同的催化效果,在实际应用中需要根据具体需求进行选择。
邻苯二酚氧化反应的条件也是影响反应结果的重要因素之一。
反应温度、反应时间、反应溶剂选择等都会对反应产率和选择性产生影响。
优化反应条件能够提高邻苯二酚氧化反应的效果,降低副反应的发生。
邻苯二酚氧化反应的机理复杂而多样。
根据反应类型的不同,主要包括氧化还原反应、自由基反应、电子转移反应等。
了解反应机理有助于理解反应过程,为优化反应条件和设计新的反应方法提供帮助。
总的来说,邻苯二酚氧化反应在有机化学领域具有重要的应用价值。
通过合理选择催化剂、优化反应条件,并深入研究反应机理,可以实现对邻苯二酚氧化反应的高效控制和应用。
希望本文能够为相关领域的研究者提供有益的指导和启发。
希望邻苯二酚氧化反应的研究能够进一步推动有机合成化学的发展和应用。