热激发过硫酸钠去除对硝基苯酚研究.pdfVIP

S01-214 热激发过硫酸钠去除对硝基苯酚的研究 张咪，陈晓庆，张延荣 （华中科技大学环境科学与工程学院 武汉 430074） 原位化学氧化（ISCO ）是一种去除土壤和地下水中有机污染物的有效技术，这项技术 中广泛使用的氧化剂主要有过氧化氢、高锰酸盐、臭氧以及过硫酸盐。相比原位化学氧化技 术中的其他氧化剂，过硫酸盐较为稳定，能够在地下进行远距离输送，减少输送过程中的消 耗，并且过硫酸根离子（S O 2- ）是一种强氧化剂，氧化还原电位为2.1 V ，可通过加热、紫 2 8 · 外辐射、过渡金属离子激发过硫酸根，形成硫酸根自由基 （SO4 - ），氧化还原电位为 2.6 V ， 对难降解有机物具有极强的氧化能力。 对硝基苯酚是一种重要的工业原料，主要用于染料、杀虫剂、增塑剂等产品的生产。苯 环上硝基的存在增强了对硝基苯酚的稳定性，使得其能够在土壤和地下水中持久存在，对环 境造成严重危害。 热激发过硫酸钠能够有效去除水中的对硝基苯酚。本文研究了在热激发过硫酸钠体系 中，温度（50 ℃，70 ℃，90 ℃），金属离子（Fe2+ ，Cu2+ ）以及金属离子浓度（0.3 mM ， 3 mM ，30 mM ）等因素对目标污染物去除的影响，并对过硫酸钠降解对硝基苯酚的机理进 行了进一步的探究。 研究结果表明，在 pH 值为 3 的条件下，随着温度的不断升高，对硝基苯酚的去除速率 加快，在 50 ℃，70 ℃，90 ℃下对硝基苯酚的去除速率分别为 0.0015 mi -1 ，0.0276 mi -1 和 0.2942 mi -1 。常温下，Fe2+ ，Cu2+均能够激发过硫酸根离子产生硫酸根自由基，但是在高 温下 （90 ℃），Fe2+成为硫酸根自由基的猝灭剂，Fe2+ 的存在降低了对硝基苯酚的去除速率， 而 Cu2+ 能够与硫酸根自由基在高温下稳定共存，Cu2+ 的存在对对硝基苯酚的去除速率有一定 的促进。在 70 ℃金属离子存在的条件下，反应过程中出现沉淀，随着沉淀的出现，体系中 对硝基苯酚的去除受到抑制，沉淀阻碍硫酸根自由基的传质过程，减少了自由基与目标污染 物碰撞的机会，从而降低了对硝基苯酚的去除速率。沉淀的形成可能是由于金属离子的存在， 促进对硝基苯酚某些中间产物的聚合，进而形成了沉淀。在过硫酸钠对对硝基苯酚降解机理 的探究中，利用 HPLC 和 LC-MS 确定了一些中间产物，如苯酚，对苯醌，2 ，4-二硝基苯酚 等等，其降解见图 1。 413 图 1 PNP 的降解途径 基金项目：国家自然科学基金（No.E 090301 ） []R.L. Johnson, et al. Persulfate persistence under thermal activatio conditions, Environmental Science Technology, 2008, 42: 9350-9356. [2]J. Costanza, et al. PCE oxidatio by sodium persulfate i the presence of solids, Environmental Science Technology, 2010, 44: 9445-9450. 414