钼酸盐催化过氧化氢降解邻氯苯酚的研究

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1、钼酸盐催化过氧化氢降解邻氯苯酚的研究DegradationofChlorophenolbyHydrogenPeroxideCatalyzedbyMolybdate工程领域：环境工程作者姓名：王梦指导教师：韩煦副教授企业导师：袁海荣高级工程师天津大学环境科学与工程学院二零一七年十二月I摘要氯酚类化合物广泛存在于造纸、农药、染料及医药废水中，毒性高、难降解，同时具有“三致”效应和遗传毒性。邻氯苯酚早在1987年就被美国环境保护署列为优先处理污染物，它在饮用水中的标准为0.3μgL-1以下。常用氯酚废水处理方法主要通过产生的羟基自由基(·OH)，将氯酚完全氧化，矿化为CO2和H2O。1·-近年来，以

2、O2和O2为基础的选择性高级氧化技术受到广泛关注，该工艺可通1·-过将H2O2分解为具有选择性氧化的自由基O2和O2用于选择性氧化有机物。本文将深入探究碱性条件下MoO2-4催化H2O2氧化降解邻氯苯酚的效率与机制及酸性条件下MoO2-2+4/Cu协同催化H2O2氧化降解邻氯苯酚的效率与机制。我们研究了碱性条件下MoO2-2-4/H2O2降解邻氯苯酚。研究发现，MoO4/H2O2可有效降解邻氯苯酚：当MoO2--14浓度为1mM，H2O2浓度为500mgL，邻氯苯酚浓度为100mgL-1时，其降解速率随pH(3.0-11.0)增加而加快。在pH11.0，邻氯苯酚在5h内的降解率可达68%；当p

3、H增大到12.0和13.0时，反应速率反而下降。当H-12O2浓度增加到2000mgL时，pH12.0体系降解速率反超pH11.0，2h邻氯苯酚即可分解完全，表明反应随pH和H2O2浓度不同有不同的反应机制。1·-此外，O2是pH11.0条件下主要活性物质，而O2在pH12.0中起主要氧化作用。通过GC-MS分析产物分布，进一步表明，1O2对邻氯苯酚的主要反应方式是聚·-合、羟基化和开环氧化反应，而O2与邻氯苯酚的反应主要进行脱氯反应。此外，我们探究了MoO2-2+4/Cu反应体系在酸性条件下催化H2O2的研究，研究发现，pH3.0时，1mMMoO2--14催化500mgLH2O2，24h后H

4、2O2分解率仅9%，在体系中加入1mMCu2+后，H2O2分解效率升至96%。酸性pH3.0-6.0范围内，pH5.0时100mgL-1邻氯苯酚的降解效果最高，反应6h后，邻氯苯酚降解效率可达68%，并且H2-2O2分解率最高(30min内完全分解)。MoO4在酸性条件下催化H2-·-2+2O2形成Mo2O3(O2)4(H2O)2和HO2自由基，但体系中的Cu可有效淬灭HO·-2及加快反应循环，最终反应体系中的主要氧化成份是Mo2-2-2O3(O2)4(H2O)2，即中间产物Mo2O3(O2)4(H2O)2会直接氧化邻氯苯酚。本研究拓展了MoO2-4催化H2O2在水相体系中氧化有机物的研究，为

5、碱性条件下选择性氧化有机污染物提供了新的方向；同时，丰富了在高级氧化过程中，我们对H2O2分解途径以及自由基相互转换过程的认识。关键词：MoO2-2-2+4，邻氯苯酚，H2O2，MoO4/Cu协同催化，选择性氧化ABSTRACTChlorophenolsareextensivelyfoundinthewastewaterfromindustriesofpaper,pesticide,dyeandpharmaceuticals.Giventhehightoxicityandrefractorybiodegradation,theyshowcarcinogenic,teratogenicandmu

6、tageniceffectstohumanbeings.Asearlyas1987,2-chlorophenol(2-CP)hasbeenlistedasaprioritypollutantbytheU.S.EnvironmentalProtectionAgencyanditsconcentrationindrinkingwatershouldbecontrolledbelow0.3μgL-1.Conventionally,oxidaitonof2-CPbygeneratinghighconcentrationsofhydroxylradicals(·OH)caneffectivelymine

7、ralize2-CPintoCO2andH2O.Intherecentyears,selectiveoxidationoforganic1·-contaminantsonthebasisofO2andO2radicalsgeneratedfromH2O2activationisattractingmoreattention.Inthisstudy,wewillexploretheefficienc