Fenton试剂对POPs降解的可行性研究与最优化方案选取.docVIP

Fenton试剂对POPs降解的可行性研究与最优化方案选取 摘 要： 目的 研究fenton试剂在不同因素下对若干种pops的降解能力，分析并讨论最优化方案。 方法 依循芬顿试剂基本反应要求，对可能干扰反应的多因进行定量与定性分析，考察例如温度，催化剂类型，投料比，相关无机离子等因子对试剂降解特定pops物质的效果。 结论 fenton试剂对若干种pops的降解效果存在最优化方案，其中多种无机离子或原子团的存在配合催化剂的类型与实验温度可以达到理想点。 关键词： pops；持久性有机污染物降解；fenton试剂；环境保护；ddt处理；化学 芬顿试剂（fenton reagent），于1894年被化学家fenton发现具有仅次于氟的氧化能力，且能广泛氧化醇、羧酸、酯等（氧化为无机态）。前人研究指出，影响芬顿试剂活性因子包括溶液氢离子活跃度（ph值），系统反应温度，h2o2投加量及投加方式，系统催化剂种类，催化剂与h2o2投加量之比等。 持久性有机污染物（pops），主要指人类合成的且长久性存在于环境中，通过生物食物网累积，对人类健康造成有害影响的以碳链为基础的化学物质。与常规污染物不同的是，该种持久性有机污染物给人体健康以及环境带来的影响是较大的。持久性有机污染物，即pops在自然环境中滞留时长，因其可生化性低，故极难被降解，毒性强，致全球性的传播。pops被生物体摄入后不易分解，并沿着食物网浓缩放大，对人类和动物危害巨大。很多持久性有机污染物不仅具有致癌、致畸、致突变性，而且还具有内分泌干扰作用。研究表明，持久性有机污染物对人类的影响会持续至子后若干代，综上，pops对人类生存与繁衍以及可持续发展构成重大威胁。 《关于持久性有机污染物的斯德哥尔摩公约》指出下列物质包括在pops之列，有机氯杀虫剂：滴滴涕、氯丹、灭蚁灵、艾氏剂、狄氏剂、异狄氏剂、七氯、毒杀芬；六氯苯和多氯联苯；二噁英（多氯二苯-p-二噁英），呋喃（多氯二苯并呋喃）。 1 实验目的 1.1 芬顿试剂原理分析 依据1894年芬顿标准试剂要求，该降解系统为fe(ⅱ)与h2o2(h+)。通过亚铁离子的催化作用，过氧化氢产生强氧化能力的羟自由基，且有活泼化学反应力与高电负性，可作为亲核试剂直接进攻有机物碳链，以丙醛为例考察可能的反应历程。 1.2 试剂对典型pops物降解可行性分析 前人文献中记录了芬顿对硝基苯废水处理的实验分析与有机氯农药处理的研究，笔者现以持久性有机污染物（persistent organic pollutants）中典型可生化性低的滴滴涕（ddt，双对氯苯基三氯乙烷，dichlorodiph enylt richloroethane）作为实验对象，下面研究ddt作为pops代表的可行性，首先，ddt作为一种pops具有较低可生化性，再者上个世纪60年代科学家调查得知ddt可在动物脂肪内蓄积，显见的是在南极企鹅的血液中检测出滴滴涕，鸟类体内含滴滴涕会导致产软壳蛋而不能孵化，尤其是处于食物链顶极的食肉鸟如美国国鸟白头海雕几乎因此而灭绝（生物放大）。由于具有较低的急毒性和较长的持久性，也降低了有机氯杀虫剂的使用次数。然而，却也因此使此类的杀虫剂具有较长的持久性，长期累积下来，造成了生态环境的许多问题。针对产生的毒性而言，ddt杀虫剂具有肝毒性，会引起肝肿大的肝中心小叶坏死；再者ddt有典型的苯环结构，这使得作为亲核试剂的羟自由基能进攻ddt结构的分子内键，保证实验效果。 2 实验方法与相关仪器 2.1 试样 实验试样系经分析含ddt的水样，质量浓度为0.0979mg·l-1，[cod]=0.2000 mg·l-1。 2.2 相关仪器与试剂 chemical oxygen demand回流装置；分析纯过氧化氢；分析纯绿矾（七水硫酸亚铁）；phs-29a型精密酸度计；hj-6搅拌器；hh-5 chemical oxygen demand测定仪等；其他药品有磷酸二氢钠（nah2po4），硝酸钠（nano3），重碱（nahco3），芒硝（na2so4），纯碱（na2co3），磷酸钠（na3po4），硫酸铜（cuso4），氯化钠晶体（nacl）等。 3 实验结论 3.1 原子团或无机离子对体系影响 3.1.1 磷酸二氢根离子。经研究表明，一般实验所取水样中除了实验所需物质外常伴有无机离子，如磷，下面以偏酸性水样为例。当体系中的ph约为3.0时，查表得知磷酸水解体系大多停留在二氢根状态，为了排除金属阳离子干扰，试者选取以钠盐为标准，可能影响体系的相关反应。 分析结果如表1所示。 如表所示，给出了磷酸体系对芬顿降解pops有一定抑制作用，显见的是无论是fe(ⅱ)还是fe(ⅲ)在体系中都会存在[1]，且它们都有与磷酸体系中各磷酸氢根成络倾向。 3.1.2 铜离子。试验2