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1、博士學位論文電活化過硫酸鹽降解典型有機污染物效能與作用機制EFFICIENCYANDMECHANISMOFELECTROCHEMICALACTIVATIONOFPERSULFATEFORDEGRADATIONOFTYPICALORGANICCONTAMINANTS宋浩然哈爾濱工業(yè)大學2018年6月國內(nèi)圖書分類號：X703.1學校代碼：10213國際圖書分類號：628.3密級：公開工學博士學位論文電活化過硫酸鹽降解典型有機污染物效能與作用機制博士研究生：宋浩然導師：馬軍教授申請學位：工學博士學科：環(huán)境科學與工程所在單位：環(huán)境學院答辯日期：2018年6月授予學位單位：哈爾濱工業(yè)大學Classi
2、fiedIndex:X703.1U.D.C:628.3DissertationfortheDoctorDegreeinEngineeringEFFICIENCYANDMECHANISMOFELECTROCHEMICALACTIVATIONOFPERSULFATEFORDEGRADATIONOFTYPICALORGANICCONTAMINANTSCandidate：HaoranSongSupervisor：Prof.JunMaAcademicDegreeAppliedfor：DoctorofEngineeringSpeciality：EnvironmentalScienceandEngine
3、eringAffiliation：SchoolofEnvironmentDateofDefence：June,2018Degree-Conferring-Institution：HarbinInstituteofTechnology摘要摘要工業(yè)生產(chǎn)向水體中排放了大量的有機污染物。除了常規(guī)有機污染物，水體中還檢出了抗生素、藥物、個人護理品、工業(yè)化學品等難處理的有機污染物，對飲用水安全和水資源循環(huán)利用形成了嚴重的威脅?；谶^硫酸鹽的高級氧化技術對水體中存在的難處理有機污染物具有良好的處理效果。本研究提出了一種新型的過硫酸鹽活化方法，即陽極電活化過硫酸鹽技術。分別研究了鈦鍍鉑（Ti/Pt）陽極、
4、硼摻雜金剛石（BDD）陽極和聚四氟乙烯（PTFE）-碳陽極電活化過硫酸鹽降解典型有機污染物的效能。利用自由基捕獲劑甲醇和叔丁醇，自由基探針化合物莠去津（ATZ）和硝基苯（NB）鑒定反應體系中產(chǎn)生的活性物種。在此基礎上提出了三種類型電極電活化過硫酸鹽的作用機制，并使用電化學表征方法包括線性伏安掃描、循環(huán)伏安掃描和計時電位掃描對提出的作用機制進行驗證。分別考察了過硫酸鈉（PDS）濃度、電流密度以及水體背景組分氯離子（Cl-）、碳酸氫根離子（HCO-3）、磷酸根離子（PO3-4）和腐殖酸（HA）對有機污染物降解的影響。研究了三種電極電活化過硫酸鹽體系中典型有機污染物的降解產(chǎn)物和降解路徑。論文首先
5、使用Ti/Pt陽極驗證了電活化PDS的可行性。實驗結果表明：Ti/Pt陽極電活化PDS可以顯著促進典型有機污染物卡馬西平（CBZ）、磺胺甲基異惡唑（SMX）、普萘洛爾（PPL）和苯甲酸（BA）的降解。有機污染物的降解符合假一級反應動力學，降解速率增加為電解過程的兩倍左右。在反應體系中添加過量甲醇或叔丁醇對有機污染物的降解產(chǎn)生了可忽略的影響，同時Ti/Pt陽極電活化PDS不能促進自由基探針化合物ATZ和NB的降解，表明Ti/Pt陽極電活化PDS屬于新型的非自由基氧化體系。線性伏安掃描和計時電流曲線表征結果均表明PDS與電極表面沒有發(fā)生顯著的電子轉(zhuǎn)移反應。電極表面吸附的PDS在電流作用下可能與
6、電極表面形成了一種特殊的過渡態(tài)結構，穩(wěn)態(tài)的PDS分子轉(zhuǎn)化為活化態(tài)的PDS（PDS）。PDS與特定的有機污染物具有高的反應活性，承擔了非自由基氧化的作用。溶液pH對有機污染物的降解沒有影響，增加PDS濃度和電流密度可以促進有機污染物的降解。添加Cl-會顯著促進有機污染物的降解，而添加HCO-3-3、PO4和HA會抑制有機污染物的降解。在BDD陽極上也實現(xiàn)了電活化PDS強化降解有機污染物，其效能要高于Ti/Pt陽極電活化PDS。自由基捕獲劑和自由基探針降解實驗的結果表明非自由基氧化和羥基自由基（HO?）氧化共同貢獻了有機污染物的降解。電活化過一硫酸氫鉀（PMS）比電活化PDS生成了更多的非自由
7、基和HO?。HO?在電活化PDS和PMS體系中的貢獻分別為82.21%和90.27%，是反應體系主要的活性物種。循環(huán)伏安曲-I-哈爾濱工業(yè)大學工學博士學位論文線的結果表明，添加PDS和PMS將BDD電極的析氧電勢從1.94V增加到1.98V和2.09V。同時添加PDS和PMS將溶解氧生成速率從BDD電解時的0.50mgL-1min-1降低到0.43mgL-1min-1和0.32mgL-1min-1。因此，PDS不僅承擔了
