表面活性剂强化PAC-Pd/Fe纳米颗粒降解四溴双酚A的研究
发布时间：2021-02-17 03:06
Pd/Fe纳米材料对卤代有机污染物有较强的降解能力,但四溴双酚A的强疏水性会阻碍污染物与Pd/Fe的有效接触.为促进四溴双酚A的降解,考察了不同表面活性剂对PAC-Pd/Fe纳米颗粒降解四溴双酚A的影响,结果表明:少量阴离子表面活性剂SDS对四溴双酚A的降解有明显的促进作用,反应速率可提高1.7～2.5倍;非离子表面活性剂TX-100对四溴双酚A降解的促进效果不明显,当其质量浓度超过临界胶束浓度时,甚至表现出抑制作用;阳离子表面活性剂CTAB对四溴双酚A的降解起抑制作用,且质量浓度越大,其抑制效果越明显; PAC-Pd/Fe纳米颗粒对四溴双酚A的降解是连续脱溴反应,四溴双酚A和其中间产物三溴双酚A、二溴双酚A和一溴双酚A的表观降解速率常数分别为0.466 2、0.435 6、0.338 0和0.271 1 min-1,与苯环上溴原子的数目成正比.
【文章来源】：华南师范大学学报(自然科学版). 2020,52(02)北大核心
【文章页数】：7 页
【部分图文】：
不同类型和质量浓度的表面活性剂对四溴双酚A降解的影响
其中，A为指前因子，k1、k2代表中间产物的生成反应速率常数(min-1)和降解反应速率常数(min-1),C"/C"0为降解产物质量浓度与四溴双酚A的初始质量浓度的比值．利用Origin 2017软件中的Boxlucas2方程对降解中间产物进行非线性曲线拟合(图4)，由图4可知:三溴双酚A、二溴双酚A和一溴双酚A拟合的相关系数分别为0.982 1、0.918 9和0.833 6，说明四溴双酚A中间降解产物的质量浓度变化可以较好地符合表观一级连续动力学模型．结合表2和图4可知:四溴双酚A、三溴双酚A、二溴双酚A和一溴双酚A的表观降解速率常数分别为0.466 2、0.435 6、0.338 0和0.271 1 min-1，说明溴代双酚A类污染物的降解速率与苯环上溴原子的数目成正比，这与课题组前期利用Pd/Fe降解多溴联苯醚得出的实验结果相一致[14]．中间产物一溴双酚A的表观降解速率常数值最小，说明一溴双酚A的降解是四溴双酚A完全还原脱溴反应的速率控制步骤．此外，由图4D可知，双酚A的生成能较好符合一级动力学模型，其生成速率常数为0.086 7 min-1.3 结论
阳离子表面活性剂CTAB对四溴双酚A的降解表现出抑制作用，且随着质量浓度的增大，其抑制效果越加明显，其结果可由以下原因来解释．Zeta电位是表征体系分散稳定性的重要指标，当其绝对值小于30 m V时，体系变得不稳定，颗粒之间出现凝结或凝聚．体系中PAC-Pd/Fe纳米颗粒的Zeta电位变化情况如图2所示．无表面活性剂存在时，PAC-Pd/Fe纳米颗粒的Zeta电位为-58.7 m V，当CTAB的质量浓度为0.5CMC2、1.0CMC2、3.0CMC2、5.0CMC2时，相应的Zeta电位变为-32.5、-21.3、-9.8、+8.2 m V，可知随着CTAB的添加，体系中纳米颗粒表面所带的负电荷逐渐减少，甚至出现带电性反转，呈现正电性，这会造成纳米颗粒脱稳，颗粒粒径相互团聚变大，从而使反应速率下降．无表面活性剂存在时，PAC-Pd/Fe纳米颗粒的水力直径为189 nm，当CTAB的质量浓度为0.5CMC2、1.0CMC2、3.0CMC2、5.0CMC2时，相应的纳米颗粒水力直径分别增大到326、425、586、696 nm(图2)，这与由Zeta电位变化推测出的结果一致．此外，PAC-Pd/Fe纳米颗粒表面所带的负电荷，会使CTAB以亲水基朝里、疏水基朝外的形式吸附到纳米颗粒表面，这也不利于促进存在于疏水碳链上的四溴双酚A分子向纳米颗粒传质，从而影响四溴双酚A的降解反应．少量非离子表面活性剂TX-100对四溴双酚A的降解有轻微的促进作用．与SDS相比，TX-100具有更大的相对分子量和更复杂的分子结构，这就可能使TX-100在疏水作用下吸附到纳米颗粒表面时，受到颗粒表面PAC阴离子的阻碍，导致低的四溴双酚A传质增强效果，从而只对四溴双酚A的降解有轻微促进作用．另外，当TX-100的质量浓度提高到3.0CMC3、5.0CMC3时，更多的TX-100胶束形成，从而导致TX-100对四溴双酚A降解表现出抑制作用．
【参考文献】：
期刊论文
[1]石墨烯气凝胶对四溴双酚A的吸附研究[J]. 张伟文,刘胜利,胡勇有,陈俊峰. 华南师范大学学报(自然科学版). 2018(02)
[2]四溴双酚-A的甲状腺激素干扰活性研究进展[J]. 陈玛丽,刘青坡,施华宏. 环境与健康杂志. 2008(10)
本文编号：3037326
【文章来源】：华南师范大学学报(自然科学版). 2020,52(02)北大核心
【文章页数】：7 页
【部分图文】：
不同类型和质量浓度的表面活性剂对四溴双酚A降解的影响
其中，A为指前因子，k1、k2代表中间产物的生成反应速率常数(min-1)和降解反应速率常数(min-1),C"/C"0为降解产物质量浓度与四溴双酚A的初始质量浓度的比值．利用Origin 2017软件中的Boxlucas2方程对降解中间产物进行非线性曲线拟合(图4)，由图4可知:三溴双酚A、二溴双酚A和一溴双酚A拟合的相关系数分别为0.982 1、0.918 9和0.833 6，说明四溴双酚A中间降解产物的质量浓度变化可以较好地符合表观一级连续动力学模型．结合表2和图4可知:四溴双酚A、三溴双酚A、二溴双酚A和一溴双酚A的表观降解速率常数分别为0.466 2、0.435 6、0.338 0和0.271 1 min-1，说明溴代双酚A类污染物的降解速率与苯环上溴原子的数目成正比，这与课题组前期利用Pd/Fe降解多溴联苯醚得出的实验结果相一致[14]．中间产物一溴双酚A的表观降解速率常数值最小，说明一溴双酚A的降解是四溴双酚A完全还原脱溴反应的速率控制步骤．此外，由图4D可知，双酚A的生成能较好符合一级动力学模型，其生成速率常数为0.086 7 min-1.3 结论
阳离子表面活性剂CTAB对四溴双酚A的降解表现出抑制作用，且随着质量浓度的增大，其抑制效果越加明显，其结果可由以下原因来解释．Zeta电位是表征体系分散稳定性的重要指标，当其绝对值小于30 m V时，体系变得不稳定，颗粒之间出现凝结或凝聚．体系中PAC-Pd/Fe纳米颗粒的Zeta电位变化情况如图2所示．无表面活性剂存在时，PAC-Pd/Fe纳米颗粒的Zeta电位为-58.7 m V，当CTAB的质量浓度为0.5CMC2、1.0CMC2、3.0CMC2、5.0CMC2时，相应的Zeta电位变为-32.5、-21.3、-9.8、+8.2 m V，可知随着CTAB的添加，体系中纳米颗粒表面所带的负电荷逐渐减少，甚至出现带电性反转，呈现正电性，这会造成纳米颗粒脱稳，颗粒粒径相互团聚变大，从而使反应速率下降．无表面活性剂存在时，PAC-Pd/Fe纳米颗粒的水力直径为189 nm，当CTAB的质量浓度为0.5CMC2、1.0CMC2、3.0CMC2、5.0CMC2时，相应的纳米颗粒水力直径分别增大到326、425、586、696 nm(图2)，这与由Zeta电位变化推测出的结果一致．此外，PAC-Pd/Fe纳米颗粒表面所带的负电荷，会使CTAB以亲水基朝里、疏水基朝外的形式吸附到纳米颗粒表面，这也不利于促进存在于疏水碳链上的四溴双酚A分子向纳米颗粒传质，从而影响四溴双酚A的降解反应．少量非离子表面活性剂TX-100对四溴双酚A的降解有轻微的促进作用．与SDS相比，TX-100具有更大的相对分子量和更复杂的分子结构，这就可能使TX-100在疏水作用下吸附到纳米颗粒表面时，受到颗粒表面PAC阴离子的阻碍，导致低的四溴双酚A传质增强效果，从而只对四溴双酚A的降解有轻微促进作用．另外，当TX-100的质量浓度提高到3.0CMC3、5.0CMC3时，更多的TX-100胶束形成，从而导致TX-100对四溴双酚A降解表现出抑制作用．
【参考文献】：
期刊论文
[1]石墨烯气凝胶对四溴双酚A的吸附研究[J]. 张伟文,刘胜利,胡勇有,陈俊峰. 华南师范大学学报(自然科学版). 2018(02)
[2]四溴双酚-A的甲状腺激素干扰活性研究进展[J]. 陈玛丽,刘青坡,施华宏. 环境与健康杂志. 2008(10)
本文编号：3037326
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