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大气中草酸的臭氧氧化及其影响因素开题报告

 2022-01-12 10:01  

全文总字数:2770字

1. 研究目的与意义及国内外研究现状

(1)研究目的

根据得到的大气本底成分的数据,分析其中各种离子对臭氧催化氧化草酸的影响进行研究。期望得到各种离子和臭氧氧化草酸中间的关系,是否是催化剂或是抑制剂,同时学会大气中主要物质的检测方法。

(2)研究意义

草酸是一种最简单的二元酸,广泛存在于植物、动物和微生物中,是重要的化工原料,广泛应用于医药、 化工等领域。 草酸也是多种有机物污染物经臭氧 催化氧化处理后的难降解中间产物, 和有机污染物 的矿化程度直接相关。因此,臭氧催化氧化反应中草酸去除率的高低与催化剂活性密切相关。大气中的臭氧催化氧化草酸是否会与本大气本底成分的各种离子存在一定的关系,对于草酸的研究是非常的必要的

草酸是催化臭氧氧化降解过程中常见中间产物,对草酸的氧化程度直接影响有机物降解的矿化度.在实际应用时,水体的成分通常比较复杂,不同的大气背景通常会对催化臭氧氧化反应产生一定影响,因而研究大气中各种本底成分对污染物去除的影响十分必要.本文以催化臭氧氧化反应中常见的中间产物———草酸为模型化合物,研究大气本底成分对催化臭氧氧化草酸的影响.。

国内外研究现状

臭氧作为大气之中的一种含量较少的气体,含有3个氧原子。大气中大部分的臭氧在大大气层的上部,最近几年的温室效应就与大气岑中臭氧的空洞有关,少部分在近地面,可以抵挡紫外线对人体皮肤的辐射。

催化臭氧氧化目前来说在人们的认知之中算是是一种非常高级的氧化技术,在草酸的降解过程中被广泛的应用,通常情况下草酸很难被臭氧独立氧化,但是催化臭氧技术就可以轻松地解决这个问题。李旭凯等(2017年)采用了采用了浸渍法制备了Fe2O3研究了催化氧化草酸的活性,另外也对天然水体本底成分对催化臭氧氧化草酸的影响进行了研究,实验表明Fe2O3在催化氧化过程中体现了重要的催化剂功能,同时天然水体中的HCO3-和CO32-以及腐殖酸都对草酸的氧化有抑制作用。罗梦玉等(2018年)利用了液相氧化的方法通过制备轻基氧化镍研究了其在作为催化剂的条件下对催化臭氧氧化草酸的影响,结果显示催化臭氧氧化与独立的臭氧氧化草酸相比草酸的降解速率会提升,而且降解的效率也会有很大的提高,在一定条件下最高可以达到92%。张春燕(2018年)在实验室的条件下深入研究了含铁大气气溶胶中草酸光降解过程不同因素的影响,特别是研究了氯离子等阴离子对光解的影响,结果表明反应体系中,pH值一直上升;反应体系中Cl-离子浓度升高,矿化越高,草酸的降解程度也越高。吴光国等(2012年)用活性炭作为催化剂,研究了它们对强化催化臭氧降解草酸的影响,发现羟基自由基对这个反应有影响。张静等(2014年)采用溶胶凝胶的方法制备 CoO x -TiO 2对臭氧催化氧化草酸进行了相关的研究,实验表明在草酸的降解过程中可能会先在催化剂的表面产生吸附或者络合,而后被直接氧化。杨郭等(2016)年利用CeO 2的储氧和释氧能力同时利用活性炭作为催化剂研究了催化臭氧氧化降解水中的草酸,表明Ce能明显的提高草酸的去除率。张帅(2018年)通过对采集的气溶胶样品进行分析研究了青岛大气中草酸的分布特征及其影响因素,研究结果表明青岛大气中的草酸来源有一次源和二次源,同时季节和天际状况都与草酸的含量有关。王玉爽(2018年)利用Aspen Plus对草酸的制备进行了研究,为今后的草酸制备提供相对的理论上的根据。段菁溦(2014年)研究了难降解有机物中臭氧催化氧化的利用研究,利用草酸作为研究模型,在不同的催化剂条件下分别研究了臭氧催化氧化对于有机物降解的影响,表明臭氧催化氧化在等量的催化剂条件下对于有机物的去除率有很高的提升。从而也说明臭氧催化氧化对于很多污染物的降解都有重要的作用。

2. 研究的基本内容

研究大气中其他物质对臭氧氧化草酸(盐)的影响:

1.检测大气中主要阴离子及阳离子浓度;

2.检测大气中主要臭氧浓度;

3.检测大气中草酸的浓度;

4.分析大气中阴阳离子与草酸的相关性,并推测这些离子可能对大气中草酸臭氧氧化的机理。

3. 实施方案、进度安排及预期效果

一、实施方案

二、进度

2017年10月开始组装仪器。

2017年12月开始数据收集。

2018年3月选定题目“大气中草酸的臭氧氧化及其影响因素”。

2019年1月6日-1月16日 完成毕业设计开题报告和撰写任务书

2019年1月17日-2月28日 完成英文文献翻译

2019年2月1日-3月15日 完成数据处理

2019年3月16日-3月31日 绘制论文图表

2019年4月1日-4月15日 完成毕业论文初稿

2019年4月16日-5月1日 论文修改完善,最终定稿

4. 参考文献

[1] 李旭凯,郭杏妹,张秋云,李来胜.天然水体主要本底成分对催化臭氧氧化草酸的影响[J].华南师范大学学报(自然科学版),2017,49(02):80-84

[2] 罗梦玉,黄宇,姜杰文,黄远星,穆岩.羟基氧化镍催化臭氧氧化水中草酸[J].净水技术,2018,37(03):71-76.

[3] 张园园. 南京北郊PM_(2.5)中水溶性离子特征在线监测研究[D].南京信息工程大学,2017.

[4] 杨郭,曾凡炎,王淑静,马燮,黄斌.CeO_2-活性炭催化臭氧化降解水中草酸的研究[J].工业水处理,2016,36(08):55-59.

[5] 朱秋实,陈进富,姜海洋,郭绍辉,刘洪达.臭氧催化氧化机理及其技术研究进展[J].化工进展,2014,33(04):1010-1014 1034.

[6] 袁思宇,沈国锋,赵秋月.南京市秋季大气颗粒物中有机碳和元素碳的浓度水平及分布特征[J].环境化学,2014,33(05):724-730.

[7] 张帅,石金辉,姚小红,高会旺.冬、春季青岛大气气溶胶中乙二酸的分布特征及影响因素[J].环境科学,2018,39(04):1512-1519.

[8] 张静,杨忆新,马军,汤黎.CoO_x-TiO_2催化臭氧氧化草酸的研究[J].中国环境科学,2014,34(06):1457-1462.

[9] 王玉爽. 草酸生产工艺过程研究与开发[D].青岛科技大学,2018.

[10]段菁溦. 臭氧催化氧化在难降解有机物深度处理中的应用研究[D].清华大学,2014.

[11]陆喜红,任兰,吴丽娟.南京市大气PM_(2.5)中重金属分布特征及化学形态分析[J].环境监控与预警,2019,11(01):40-44.

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