1. 研究目的与意义、国内外研究现状（文献综述）
本课题的意义、国内外研究概况、应用前景等（列出主要参考文献） 课题意义： 印染工业过程中流失的染料占染料产量的15%[1], 是工业废水的主要污染源之一 .在各种染料中, 直接染料由于不需要媒染剂就可直接上色而被广泛使用.刚果红是一种典型的联苯胺类直接偶氮染料,它在生产和使用过程中流失率高,易进入水体,对环境的危害作用很大 .如果采用传统的生化处理方法(如活性污泥法)对其进行处理, 效果不很理想.在厌氧条件下, 刚果红甚至会生成毒性更大的芳香胺类物质[ 2]。因此 ,开发新的降解过程有重要的实际意义。 毒性难降解有机污染物对环境的污染和危害已成为当今世界的重大环境问题之一，难降解有机污染物的控制和防治已成为环境科学与工程领域中的研究热点[3-5]。 近年来的相关学术研究表明利用零价金属处理水体中的污染物是比较热门的一种新兴污染物治理技术，被认为是最有应用前景的污染物治理技术之一，在水体中的卤代有机物、偶氮染料等污染物处理研究中广泛应用[6-8]。 国内外研究概况: 1.刘娜等[9]进行了锌粉降解地下水中的农药阿特拉津的研究，结果表明零价锌比零价铁有更高的反应活性。 2.Matthew等人[10]研究了在钯作为催化剂催化H2还原活性染料酞菁时取到了较为有效的脱色效果。 3.Frediani等[11]用双吡啶铑催化剂在20C条件下加氢还原偶氮苯，结果表明，在最佳条件下该改良贵金属催化加氢的产率达到54.2%。贵金属催化剂成本高，对目标污染物有一定选择性，这也限制了该方法在处理偶氮染料废水中的应用。 4.Sun等人[12]用零价铁还原亚甲基蓝，研究表明亚甲基蓝脱色和TOC的去除是归因于四个潜在的机制，即还原、降解、沉淀和吸附。 |
应用前景: 零价金属在治理有机污染中的应用是切实可行的，该方法的优势在于：⑴从技术上讲环保高效，应用性强；(2)可以原位修复地下水污染；⑶从理论上讲，零价锌体系（Zn(0)和Zn(II)两种价态）与研究较多的零价铁体系（Fe(0)、Fe(II)和Fe(III)三种价态）是两种不同的理论模型，在零价金属去除污染物机理研究上是一个很有必要的补充。⑷随着反应时间的进行，以零价锌为例，在锌粉颗粒附近形成ZnO、Zn(OH)2等，此沉淀附着在锌粉颗粒表面形成惰性层，阻碍电子的有效传递，使得零价锌的反应性能大大降低。于是从零价金属的修饰和创造有利的反应条件等方面来提高零价金属降解偶氮染料的速率和效果成了接下来研究的重点。 主要参考文献： [1] Zollinger H.Color Chemistry :Synthesis, Properties andApplications of Organic Dyes and Pigments.2nd Ed.Wein-heim:Wiley-VCH, 1991.6 [2] Baughman G L, Weber E J.Environ Sci Technol, 1994,28(2):267 [3] Augusto S., Mguas C., Branquinho C., Guidelines for biomonitoring persistent organic pollutants (POPs), using lichens and aquatic mosses--a review, Environ. Pollut., 2013, 180: 330-338. [4] Lv A.H., Hu Y.C., Nie Y.L., Qu J.H. Catalytic ozonation of toxic pollutants over magnetic cobalt-doped Fe3O4suspensions, Appl. Catal.B-Environ., 2012, 117: 246-252. [5] Liu L., Wang J., Qiu J., Liang Y., Zeng E.Y., Persistent organic pollutants in coastal sediment off South China in relation to the importance of anthropogenic inputs, Environ. Toxicol. Chem. 2012, 31: 1194-1201. [6] Guo J., Jiang D.J., Wu Y., Zhou P., Lan Y.Q. Degradation of methyl orange by Zn(0) assisted with silica gel.J. Hazard. Mater., 2011, 194: 290-296. [7] Zhang X.L., Deng B.L., Guo J., Wang Y., Lan Y.Q. Ligand-assisted degradation of carbon tetrachloride by microscale zero-valent iron. J. Environ. Manage., 2011, 92: 1328-1333. [8] Zhang Z., Hao Z.W., Yang Y.P., Zhang J.H., Wang Q., Xu X.H. Reductive denitrification kinetics of nitrite by zero-valent iron.Desalination, 2010, 257: 158-162. [9]刘娜, 赵勇胜, 张兰英, 等. 锌粉降解地下水中的农药阿特拉津. 中国环境科学, 2006, 26(1): 116-119. |
[10] Matthews RD, Bottomley LA, Pavlostathis SG. Palladium-catalyzed hydrogen reduction and decolorization of reactive phthalocyanine dyes [J]. Desalination, 2009, 248(1-3): 816-825 [11]Frediani P, Salvini A, Bessi M, et al. A low temperature transfer hydrogenation of N=N, C=O or C=C bond using rhodium bipyridine catalysts [J]. Inorganic Chemistry Communications, 2005, 8(1): 94-95 [12]Sun X, Kurokawa T, Suzuki M, et al. Removal of cationic dye methylene blue by zero-valent iron: Effects of pH and dissolved oxygen on removal mechanisms [J]. Journal of Environmental Science and Health Part a-Toxic/Hazardous Substances Environmental Engineering, 2015, 50(10): 1057-1071 |
2. 研究的基本内容和问题
研究目标：
纳米硅胶协同零价锌对水体中的偶氮污染物刚果红的降解效果及主要反应影响因素
研究内容：
3. 研究的方法与方案
研究方法：刚果红溶液作为有机染料的一种，其吸光度和浓度在一定浓度范围内呈正比，因此刚果红浓度采用分光光度法测定，检测波长498nm，整个过程中刚果红的降解可通过计算其脱色率来反映。
实验方法：
在典型有机污染物降解批次试验中，据一般实际有机污水的酸度，溶液的初始酸度范围设为ph 4-8。称取所需量的zn0及纳米硅胶至反应瓶中，并将调好ph的模拟污染物废水注入反应瓶中，将准备好的反应瓶置于电动磁力搅拌反应仪上，在一定温度下以固定频率振荡搅拌，定时用注射器取样，样品溶液经滤膜过滤后滤液待测。
4. 研究创新点
特色或创新之处
采用强化零价金属技术已成为降解环境污染物研究的前沿热点领域。采用零价锌作为还原剂，对偶氮污染物进行降解处理，是一种有效的处理手段，选择刚果红为目标污染物，研究了零价锌及其强化技术降解刚果红。
本项目所开展的零价锌对典型有机污染物刚果红的降解效果和机理研究目前为止均未见文献报道。该方法从技术上讲环保高效，应用性强；从理论上讲，零价锌体系（zn(0)和zn(ii)两种价态）与研究较多的零价铁体系（fe(0)、fe(ii)和fe(iii)三种价态）是两种不同的理论模型，在零价金属去除污染物机理研究上是一个很有必要的补充。
5. 研究计划与进展
项目研究计划及预期进展
1.2017.01-2017.03试验研究纳米硅胶，zn0降解模拟污水中难降解偶氮染料刚果红的处理效果。
2.2017.04-05考虑研究各个因素影响下纳米硅胶协同锌粉降解刚果红的效果，得出最佳降解条件并撰写毕业论文，最终提交毕业论文。
