收藏澳门尼斯人娱乐网站 |   设为澳门尼斯人娱乐网站 |   联系大家

欢迎来到澳门尼斯人娱乐网站官方网站!

澳门尼斯人娱乐网站

保护环境,造福人类

多年专注澳门尼斯人娱乐网站销售一站式服务

咨询热线0371-86553310

热门关键词:
澳门尼斯人娱乐网站 > 资讯中心 > 技术支撑

Fe0/O2体系降解苯胺废水机理(2)

返回列表发布人:tianrenhn   发布时间:2018-10-17  10:08:52

 在Fe0/O2体系中,Fe0提供电子,促进了氧气的还原生成H2O2,河南发酵废水处理,同时,Fe0也被氧化生成Fe2+,在酸性条件下,发生类Fenton反应,相关反应方程如下所示:

  

 

  对比Fe0/O2体系中Fe2+和H2O2含量变化曲线时,河南发酵废水处理,可以观察到体系中Fe2+在第27 小时达到峰值随后迅速降低,而H2O2在48 h时生成量最大,随后缓慢降低并逐渐稳定。这表明体系中Fe0的氧化速率(式 (6))快于氧的还原速率(式 (2)),但体系中Fe2+不稳定,易发生氧化反应;H2O2生成速率较慢,但能够持续生成,氧化降解部分苯酚。

  2)叔丁醇对Fe0系中是否存在·OH等自由基氧化物,实验采用/O2体系降解苯胺的影响。为考察Fe0/O2体叔丁醇(tert-butyl alcohol,TBA)为自由基捕获剂,在反应初始阶段投加5 mmol·L?1叔丁醇。探究体系中苯胺降解效果,实验结果如图3所示。

Cjee 201803243 t3

  图3 叔丁醇对Fe0/O2体系苯胺降解效果的影响

Cjee 201803243 t3

  由图3可知,在Fe0/O2体系中不投加叔丁醇时,河南发酵废水处理,苯胺去除率为99.72%。当投加叔丁醇时,苯胺去除率减小至20.48%。可见在Fe0/O2体系中加入叔丁醇对苯胺的降解有明显的抑制作用。由此可得,苯胺在Fe0/O2体系中的降解主要以·OH等自由基氧化降解为主。

  2.2.2 氮素产物

  苯酚的毒性主要是由于苯环上的氨基,苯胺的脱氨是降低苯胺废水毒性的重要途径,苯胺降解中无机氮的生成表明苯胺的成功转化(脱胺),因而可通过考察降解过程中无机氮的变化来探究Fe0/O2体系降解苯胺的机理。

  由图4可知,随着苯胺的降解,体系中无机氮逐渐积累,其中氨氮在36 h时生成量最大,为2.89 mg·L?1;硝氮在反应过程中也有一定的积累,在反应进行到72 h时,积累量达到1.48 mg·L?1;TN浓度伴随着苯胺的降解呈现逐渐降低的趋势。这表明了苯胺的去除与脱胺过程是同步发生的。

Cjee 201803243 t4

  图4 Fe0/O2体系中氮素的变化

Cjee 201803243 t4

  Fe0/O2体系中苯胺的降解主要为活性氧化物的氧化开环,河南发酵废水处理,苯胺中氨基被脱除生成无机氮。苯胺降解过程中氨氮首先被积累,而后体系中产生一定量硝氮,两者变化趋势并不相同。在氨氮逐渐降低时,硝氮仍在积累,表明体系中硝氮积累可能存在2种途径:1)苯胺苯环上脱除的NH4+被进一步氧化为NO3?;2)苯胺在降解的中间产物存在硝基苯,硝基苯苯环上硝基脱除生成NO3?。苯胺降解过程中产生氨氮和硝氮的积累的现象在BRILLAS等和BENITO等研究结果中也有发现,但BRILLAS等认为苯胺中氨氮的积累在所有过程中都是稳定的,不会被氧化成其他含氮化合物。本研究中硝氮的积累可能与降解体系相关,BRILLAS等采用电Fenton和光Fenton体系降解苯胺。在反应结束时,苯胺被完全降解,但体系中TN浓度(2.11 mg·L?1)远大于体系中无机氮的浓度(0.62 mg·L?1),表明体系中仍存在大量含有有机氮的中间产物,这部分含氮有机物对水体环境存在一定潜在危害性。

  2.3 Fe0/O2体系苯胺降解途径

  苯胺降解的反应机理研究较多,很多学者采用类Fenton工艺降解苯胺,并提出了相应的苯胺降解途径。LI 等采用电Fenton降解苯胺废水时,认为在·OH氧化作用下苯胺首先生成二苯胺、4-苯胺基苯酚和偶氮苯中间体,然后被·OH经一步氧化生成短链有机酸。LIU 等研究使用Ni-Fe草酸盐络合物催化剂构建非均相Fenton体系降解苯胺,研究发现在该体系下苯胺有2种降解途径,苯胺最终转化为马来酸等小分子有机物。邹红等在酸性环境下,采用传统Fenton试剂氧化降解苯胺,认为降解过程中·OH首先与苯胺发生羟基化、取代反应生成氨基苯酚和苯二酚,而后脱氢生成苯醌类物质,并进一步使苯环开环产生丁烯二酸。上述研究结果表明,即使均采用类Fenton法降解苯胺,但·OH产生体系的不同,苯胺降解的途径也不相同。根据实验结果及相关文献的分析,在Fe0/O2体系中活性氧化物的产生和苯胺可能的降解途径如图5所示。

  图5 Fe0/O2 体系中活性氧化物的产生及苯胺可能的降解途径

  苯胺在类Fenton体系中降解过程主要是·OH等活性氧化物的作用,河南发酵废水处理,Fe0/O2体系中活性氧化物主要有H2O2和·OH等自由基。苯胺在·OH的氧化下有2种转化途径:矿化和聚合。矿化途径中,首先苯胺发生羟基化反应生成氨基苯酚,而后氨基苯酚中-NH2可以被-OH取代生成苯二酚,此时胺以氨氮的形式脱除,并最终氧化为硝氮;随后·OH可以与苯二酚发生氧化生成苯醌,在·OH的作用下使苯醌苯环打开,形成小的分子酸或醛类然后被矿化为CO2和H2O。苯胺在类Fenton体系内降解过程中可能发生聚合效应,在酸性条件下苯胺形成苯氨基自由基,随后通过二聚形成偶氮苯。偶氮苯中重氮键可被·OH氧化断开生成硝基苯,硝基苯苯环上硝基在·OH攻击下脱除,并以硝氮形式在体系中积累,同时硝基苯氧化为苯酚,随后发生开环与矿化过程。但偶氮苯的矿化降解过程要求体系中有足量的·OH的存在,Fe0/O2体系中·OH等活性氧化物含量有限,无法将苯胺中间产物全部矿化。因而,当反应中苯胺被完全转化时,体系中仍含有较多含氮中间产物,TN去除效果较差。

  3 结论

  1)采用海绵铁材料构建的Fe0/O2体系可完全降解初始浓度为5.1 mg·L?1的苯胺废水,降解过程存在协同效应,该协同体系下的一级降解速率常数为单独零价铁体系与单独氧化体系降解速率常数之和的46.15倍。

  2)Fe0/O2体系中活性氧化物主要有H2O2和·OH等自由基,河南发酵废水处理,苯胺的降解以·OH氧化为主,其降解途径为矿化和聚合,并以矿化为主。降解过程中苯胺可完全去除,但存在大量含氮有机物等中间产物。(来源:环境工程学报 编辑:王亚娥)


相关信息

联系大家
咨询热线:0371-86553310
  • 澳门尼斯人娱乐网站
  • 联系人:周经理
  • 电话:0371-86553310
  • 手机:18137831977
  • 邮箱:hntrhbkj@126.com
  • 企业地址:河南郑州市中原区电厂路乐丁广场1#615室

咨询热线
0371-86553310

手机扫描二维码 手机扫描二维码

联系人:周经理    电话:0371-86553310   
手机:18137831977
邮箱:hntrhbkj@126.com   
地址:河南郑州市中原区电厂路乐丁广场1#615室
版权所有: 澳门尼斯人娱乐网站    

豫公网安备 41010202002513号

XML 地图 | Sitemap 地图