kmno_4氧化去除水中卤代酚类有机污染物的效能与机理

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1、国内图书分类号：TU991.2工学硕士学位论文KMnO4氧化去除水中卤代酚类有机污染物的效能与机理硕士研究生：王强导师：庞素艳申请学位级别：工学硕士学科、专业：化学工程与技术所在单位：化学与环境工程学院答辩日期：2015年3月授予学位单位：哈尔滨理工大学ClassifiedIndex：TU991.2DissertationfortheMasterDegreeinEngineeringEffectivenessandmechanismoftheoxidativeeliminationofhalogenatedphenoliccompoundsby

2、permanganateinwaterCandidate：WangQiangSupervisor：PangSu-yanAcademicDegreeAppliedMasterofEngineeringfor：ChemicalengineeringandSpecialty：technologyDateofOralExamination：March,2015HarbinUniversityofUniversity：ScienceandTechnologyKMnO4氧化去除水中卤代酚类有机污染物的效能与机理摘要卤代酚类化合物作为水环境中普遍存在的典型嗅

3、味物质一直是水处理领域的研究热点。卤代酚类化合物具有难降解和水溶性强的特点，而且对生物具有一定的毒害作用。KMnO4用于去除水中卤代酚类化合物具有比较突出的优势，一方面能够氧化卤代酚类化合物的酚羟基不饱和官能团，另一方面KMnO4在氧化过程中不会产生有毒有害副产物，与次氯酸、臭氧氧化过程中生成氯代、溴代副产物相比具有明显的优势。因此，本文研究了KMnO4降解卤代酚类有机污染物的反应动力学、环境因素（阳离子、络合剂）的影响和氧化耦合产物的生成机理。在不同pH假一级动力学实验条件下（pH=4~10，KMnO4浓度>>卤代酚浓度），利用高效液相色谱（

4、HPLC）对卤代酚类有机污染物的浓度进行测定，研究了KMnO4氧化降解卤代酚（碘酚、溴酚和氟酚）的动力学规律。研究结果表明，KMnO4能够有效的氧化降解含有不饱和官能团的卤代酚类化合-1-1物，遵循二级反应动力学规律，二级反应速率常数k(Ms)受pH影响较大。在pH=4、5条件下，KMnO4氧化降解卤代酚化合物出现自催化现象，即反应过程中生成的锰氧化物对KMnO4氧化降解卤代酚化合物起到催化作用。KMnO4氧化卤代酚化合物二级反应速率常数k随pH出现先增大后减小现象，即KMnO4对卤代酚化合物的氧化与卤代酚化合物的pKa有关，当pH小于pKa时

5、，氧化速率随pH升高而升高，当pH大于pKa时，氧化速率随pH升高反而降低。假一级动力学实验条件下，研究了阳离子、络合剂对KMnO4氧化降解2+2+卤代酚动力学规律的影响。研究结果表明，常见阳离子（Ca、Mg）对KMnO4氧化降解卤代酚化合物几乎没有影响。因此，在实际工程中运用KMnO4作为氧化剂去除水中的卤代酚类有机物时就不用考虑水中常见阳离子的影响。络合剂（EDTA、NTA、焦磷酸）对KMnO4氧化卤代酚有机物具有明显的促进作用。络合剂的促进作用遵循中间价态锰理论，即络合剂可以加强KMnO4氧化卤代酚有机物过程中生成Mn(III)的稳定性，

6、抑制了Mn(III)的自分解，继而发挥了Mn(III)的氧化能力。I采用三重四级杆串联线性离子阱液相质谱仪（ABSCIEXQTRAP5500，LC-MS/MS）对KMnO4氧化产物进行分析测定。研究中利用建立的-LC-MS/MS-PIS（Brm/z79和81）子找母质谱方法对KMnO4氧化2,4-二溴苯酚（2,4-DBrP）的产物进行检测，测得3个主要含溴氧化耦合产物。(1)产物I的质量数为497/499/501/503（m/z79），推测由两个2,4-DBrP自由基通过邻位C-O耦合产生，为一种多溴联苯醚（2’-OH-BDE-68）；(2)产

7、物II的质量数为497/499/501/503（m/z79），与产物I为同分异构体，推测由两个2,4-DBrP自由基通过邻位C-邻位C耦合产生；(3)产物III的质量数为419/421/423（m/z79），推测由两个2,4-DBrP自由基通过脱1个溴产生，结构中含有1个羟基和3个溴。理论上的聚合产物并没有全部检测到，主要是由于酚氧自由基的氧化耦合速率不同，则形成耦合产物的产率不同。关键词KMnO4；卤代酚类有机物；反应动力学；耦合产物；反应机理IIEffectivenessandmechanismoftheoxidativeeliminati

8、onofhalogenatedphenoliccompoundsbypermanganateinwaterAbstractAsatypicalodor