《鈷鐵催化劑活化過硫酸鹽氧化降解石油烴研究（任務(wù)書+開題報告）》3800字

任務(wù)書裝訂線裝訂線姓名性別專業(yè)班級學號指導教師姓名學習中心題目鈷鐵催化劑活化過硫酸鹽氧化降解石油烴研究主要內(nèi)容本研究的主要內(nèi)容包括以下幾部分：(1)CoFe2O4/CNT催化劑的制備、表征及吸附性能首先，采用溶膠-凝膠法制備CoFe2O4/CNT催化劑，再利用X射線衍射法(XRD)、傅里葉紅外光譜(FT-IR)、比表面積(BET)分析催化劑的晶態(tài)結(jié)構(gòu)、官能基、比表面積和孔徑分布等特性。其次，將所制備的CoFe2O4/CNT催化劑進行吸附實驗探究其吸附性能。(2)CoFe2O4/CNT活化過硫酸氫鉀降解萘效果將所制備的CoFe2O4/CNT催化劑應(yīng)用于活化過硫酸氫鉀降解萘，研究了催化劑投加量、氧化劑投加量、萘初始濃度、溫度、廢水pH等因素對萘降解效果的影響，明確CoFe2O4/CNT活化過硫酸氫鉀降解萘的最優(yōu)條件。(3)猝滅實驗猝滅實驗，探討活化過硫酸氫鉀氧化降解石油烴污染物的過程特征進度安排1選題2022年10月15日-2022年10月31日2撰寫論文開題報告并提交2022年11月1日-2022年11月25日3準備資料、撰寫修改并提交論文初稿2022年11月26日-2023年1月20日4準備資料、撰寫修改并提交論文二稿2023年1月21日-2023年2月20日5論文定稿、打印裝訂并提交論文終稿2023年2月20日-2023年3月21日6論文答辯2023年3月22日-2023年4月10日指導教師意見指導教師簽字：年月日學習中心負責人意見負責人簽字：年月日

開題報告學習中心專業(yè)班級姓名性別學號畢業(yè)設(shè)計題目鈷鐵催化劑活化過硫酸鹽氧化降解石油烴研究指導教師課題目的及意義（包括理論上和實踐上的意義）石油烴中，很多成分的密度都比水小。海水中的石油烴漂浮在海面上,產(chǎn)生一層浮油,妨礙了水面與海洋間的空氣交流,導致水體中產(chǎn)生厭氧細菌伴隨著難聞的刺鼻性氣味，污染了水體環(huán)境。石油烴隨著水體的流動而擴散，會形成更大面積的水污染甚至可能進入地表徑流。石油烴中的多環(huán)芳烴都具有著致癌、致畸、致變形的性質(zhì)特性[8]，毒害水中生物，同時這些流入地表徑流的多環(huán)芳烴還可能會隨著農(nóng)業(yè)灌溉和生活用水一起進入人類食物鏈，不僅影響了農(nóng)作物生長和產(chǎn)量，還對人類的糧食安全構(gòu)成了嚴重的威脅。一旦轉(zhuǎn)入到人體，將傷害人體許多器官，如肺部、腸道和腎臟等，造成不可逆轉(zhuǎn)的致命傷害。石油烴在水中的淤泥和巖層中不斷積累，其中高分子量、流動性較差的石油烴會吸附在土壤中的粘土顆粒上，隨著時間的推移難以分解，成為永久性污染源。而其他一些分子量小、溶解度高的石油烴隨著地下水的流動而遷移，將會導致地下水的嚴重污染。過一硫酸鹽(PMS)和過二硫酸鹽(PDS)被廣泛用于水處理，其特點是在室溫下相對穩(wěn)定。過硫酸鹽被用于各種環(huán)境領(lǐng)域，如水消毒、環(huán)境分析和工業(yè)生產(chǎn)等。隨著公眾對環(huán)境保護的認識增強和工業(yè)技術(shù)的發(fā)展，PDS成為工業(yè)廢水處理的重要試劑。過硫酸鹽的主要作用機制是產(chǎn)生大量的硫酸鹽自由基SO4-。SO4--具有與羥基?OH氧化還原電位差不多的氧化還原電位（2.5-3.1V）；SO4--在中性和酸性水溶液中都很穩(wěn)定（pH=2~7），當溶液的pH在8.5之上時，SO4--與OH-反應(yīng)形成?OH，這時擁有雙自由基的反應(yīng)體系中具有更強的氧化能力，從而使過硫酸鹽體系在堿性溶液中能仍保持較高活性。與?OH壽命短不同，SO4的存在時間較長，半衰期為4秒，因此它具有充足的時間向有機物表面遷移并與之完全接觸，使有機物氧化降解。過硫酸鹽的活化方式主要包括：（1）利用熱、光、紫外線和微波輻射等活化；(2)利用Fe0和過渡金屬離子(如Fe2+、Co2+、Ag+等)活化；(3)利用強還原性電子活化方式；(4)利用活性炭活化方式及其它活化方式。在這些活化方式中過渡金屬催化過硫酸鹽活化生成硫酸根自由基（SO4），因為可在常溫常壓條件下進行，無需額外能量消耗，更為簡便，易于在實驗室條件下實施，被認為是生成SO4.-最常用和最好的途徑均相Fe2+/S2O82-、Co2+/S2O82-被研究得最多，其應(yīng)機制與傳統(tǒng)Fe2+/H2O2的催化劑反應(yīng)過程很類似，，本質(zhì)上也是由過渡金屬離子催化分解過氧化物產(chǎn)生自由基的反應(yīng)。Fe2+/S2O82-體系系統(tǒng)最初的研究重點主要集中于對二者投加量的優(yōu)化條件。Fe2+不僅能活化S2O82-產(chǎn)生硫酸根自由基，甚至可以直接被過硫酸根自由基所氧化。均相活化過硫酸鹽體系得到廣泛研究應(yīng)用。但是也存在一些局限性:（1）均相體系內(nèi)過渡金屬離子例如Fe2+，容易氧化或者沉淀造成催化劑利用率低下，這不僅造成活化過硫酸鹽生成硫酸根自由基少，同時出水鐵離子濃度太高，生成大量含鐵化學污泥;（2）催化劑回收困難造成二次污染。根據(jù)上述局限性，研究學者們逐步發(fā)展了非均相活性過硫酸鹽系統(tǒng)。因為鐵質(zhì)在自然界中普遍存在，所以關(guān)于天然鐵礦與鐵氧化物中活性過硫酸鹽的非均相系統(tǒng)研究成果較多。雖然活性過硫酸鹽系統(tǒng)有迅速效率、無二次污染、較低能量，以及化學反應(yīng)前后的活性劑均存在較大磁性，易磁性分離等優(yōu)勢。但是Fe3O4催化過程中，其表面的Fe2+成分起作用，直到Fe2+成分消耗完，即反應(yīng)終止，所以存在催化劑失活的問題。近年來，也有學者把過渡金屬材料(如CO、Cu、Mn等)帶入磁石礦(Fe3O4)，以代替反尖晶石構(gòu)造中的Fe2+，制備出多金屬鐵氧體作為非均相活化過硫酸鹽體系的催化劑，可提高催化劑的催化活性。。課題意義石油在開采、運輸、儲存和使用中可能會泄漏，石油烴隨之進入了環(huán)境中，造成了嚴重的污染，破壞了環(huán)境生態(tài)，并危害人體健康。石油烴中的苯和甲基乙烯等化學物質(zhì)，在高濃度、長期的接觸中會人產(chǎn)生嘔吐、頭痛，甚至昏迷等，而其中的多環(huán)芳烴類化學物質(zhì)更是有著強大的致突變基因、致癌和致畸等特性。石油烴又以多種形態(tài)在地下水土環(huán)境中遷移、轉(zhuǎn)化，大大增加了修復難度。過硫酸鹽可以產(chǎn)生強氧化性的硫酸根自由基且穩(wěn)定性好、水溶性高、pH適用范圍寬，半衰期長，能夠在環(huán)境中長期穩(wěn)定存在，持續(xù)降解污染物等優(yōu)點。然而，過硫酸鹽作為氧化劑，其氧化還原電位僅2.01V，對有機污染物的去除能力有限，需要在紫外光、微波、超聲等外界能量或者化學催化劑作用下，才能夠激活產(chǎn)生多種高活性物種。目前，過硫酸鹽的活化方法正在發(fā)展和完善之中。本實驗選用典型石油烴萘作為污染物，構(gòu)建碳CoFe2O4/CNT催化劑活化過硫酸鹽氧化降解萘技術(shù)，優(yōu)化活化過硫酸鹽實驗參數(shù)，為石油烴污染修復技術(shù)提供參考。課題內(nèi)容及安排由于中國城鎮(zhèn)化進程的加速，石油等商品使用量顯著上升，在石油開發(fā)、輸運、儲存和加工的各個環(huán)節(jié)中，都必然會產(chǎn)生石油的傾灑或泄漏，這時大量的石油烴也隨之流入了自然環(huán)境中，嚴重損害了自然環(huán)境生態(tài)，影響人類身心健康，這已形成了世界性的環(huán)保問題。如今以硫酸根自由基為基礎(chǔ)的高級氧化工藝因其高效率、污染少等優(yōu)點受到越來越多的關(guān)注。本文制備了碳納米管負載鐵酸鈷催化劑，并用其活化過硫酸氫鉀以處理含典型石油烴污染物萘的廢水，探究了最佳處理條件對氧化降解的影響。1引言2實驗材料及方法2.1實驗材料2.1.1實驗儀器2.1.2實驗藥品2.2實驗方法2.2.1CoFe2O4/CNT催化劑的制2.2.2CoFe2O4/CNT表征2.2.3萘模擬廢水的配置2.2.4CoFe2O4/CNT吸附性能2.2.5利用CoFe2O4/CNT活化過硫酸氫鉀降解萘2.2.6利用CoFe2O4催化劑活化過硫酸氫鉀降解萘2.2.7猝滅實驗2.2.9檢測方法3結(jié)果討論與分析3.1CoFe2O4/CNT表征3.1.1物相分析3.1.2表面官能團分析3.1.3比表面積分析3.2CoFe2O4/CNT吸附性能3.3利用CoFe2O4/CNT活化過硫酸氫鉀降解萘3.3.1CoFe2O4/CNT投加量對萘降解的影響3.3.2過硫酸氫鉀劑量對萘解的影響3.3.3初始萘濃度對萘降解的影響3.3.4溫度對萘降解的影響3.3.5廢水pH對萘降解的影響3.3.6pH變化3.3.7過硫酸氫鉀濃度變化3.4CoFe2O4催化劑活化過硫酸氫鉀降解萘3.5猝滅實驗3.5.1探究猝滅羥基自由基和硫酸自由基對降解量的影響3.5.2探究猝滅羥基自由基對降解量的影響3.5.3探究猝滅羥基自由基對降解量的影響結(jié)論參考文獻[1]張坤，張杰西，王鈧等.熱脫附技術(shù)在修復石油烴污土壤中的應(yīng)用研究[J].環(huán)境污染與防治，2022，44(03):297-301.DOI:10.15985/ki.1001-3865.2022.03.003.[2]仲小飛.原位熱脫附技術(shù)在石油烴污染地下水修復中的應(yīng)用[J].環(huán)境科技，2022，35(01):36-39.DOI:10.19824/32-1786/x.2022.0004.[3]李炳智，朱江，吉敏，等.蒸汽強化氣相抽提修復苯系物污染粘性土壤[J].上海交通大學學報(農(nóng)業(yè)科學版)，2016，34(05):58-67+75.[4]王忠旺，韓瑋，陳雨龍，等.表面活性劑對焦化污染土壤中多環(huán)芳烴淋洗修復研究[J].環(huán)境污染與防治，2020，42(06):690-695.DOI:10.15985/ki.1001-3865.2020.06.007.[5]TETTEHEK，RATHILALS，NAIDOODB．PhotocatalyticdegradationofoilywasteandphenolfromalocalSouthAfricaoilrefinerywastewaterusingresponsemethodology［J］．ScientificReports，2020，10(1):8850．[6]袁林杰.石油源多環(huán)芳烴降解菌的篩選及其降解途徑的初步研究[D];桂林理工大學，2020.[7]BOUCHEZM，BLANCHETD，VANDECASTEELEJ-P.Degradationofpolycyclicaromatichydrocarbonsbypurestrainsandbydefinedstrainassociations:inhibitionphenomenaandcometabolism[J].ApplMicrobiolBiotechnol，1995，43:156-164.[8]呂瑩，胡學武，陳素素，等多環(huán)芳烴污染土壤的微生物修復技術(shù)研究進展[J/OL].化工進展:1-18[2022-06-01].DOI:10.16085/j.issn.1000-6613.2021-1482.[9]董社琴，李冰雯，周健.植物修復有機污染土壤機理的分析[J].科技情報開發(fā)與經(jīng)濟，2004(03):189-190.[10]吳翊平，何燎，馬棟等.電阻加熱協(xié)同化學氧化修復有機污染土壤[J/OL].環(huán)境化學:1-6[2022-06-01]./kcms/detail/11.1844.X.20220508.1523.034.html[11]王翼，吳昌永，周岳溪等.Fenton氧化深度處理石化廢水廠二級出水研究[J].環(huán)境科學，2015，36(07):2597-2603.DOI:10.13227/j.hjkx.2015.07.036.[12]閆碩，彭舉威，巴琦.Fenton氧化技術(shù)處理含苯和苯乙烯廢水的研究[J].中國資源綜合利用，2022，40(01):29-31+43.[13]薛娟琴，張立華，于麗花.電化學氧化法處理含鹽苯醌模擬廢水[J].環(huán)境工程學報，2019，13(03):607-615.[14]李明波.光化學氧化法處理垃圾滲濾液研究[D].西安建筑科技大學，2004.[15]羅九鵬，韓菲，姜琦等.Fenton?絮凝法預(yù)處理化工綜合廢水的研究[J]工業(yè)用水與廢水，2011，42(5):15-19.課題實現(xiàn)環(huán)境1實驗材料1.1實驗儀器本實驗所用儀器如表1所示：表1實驗儀器一覽表實驗儀器型號生產(chǎn)廠家磁力加熱攪拌器78-1江蘇金壇市環(huán)宇科學儀器城電熱恒溫鼓風干燥器DHG-9070A上海精宏實驗設(shè)備有限公司水浴恒溫振蕩器SHA-B江蘇金壇宏華儀器廠孔隙比表面分析儀SSA-4200北京彼奧德電子技術(shù)有限公司電子天平高效液相色譜磁力攪拌水浴鍋pH計馬弗爐超聲波清洗機傅里葉紅外光譜儀X射線衍射儀恒溫水浴裝置可見分光光度計722青島聚創(chuàng)環(huán)保設(shè)備有限公司1.2實驗藥品本試驗的所有實驗藥品如表2所示：表2實驗藥品一覽表實驗