亚硫酸盐/紫外体系的还原脱卤效能
发布时间：2021-08-07 03:16
水合电子（e-aq）是已知活性最强的还原物种之一.基于SO32-受紫外光激发活化会释放e-aq的性质,提出了SO32-/UV高级还原体系,用于降解稳定污染物.以7种卤乙酸为目标物,从卤素取代种类、卤代程度、实际水质本底影响等角度,考察了该体系对毒性卤代有机物（HOCs）的降解及脱卤效能,并探讨了相关机理.结果表明:HOCs的降解至少有直接光解和e-aq还原两条途径.卤素取代种类与卤化程度决定了HOCs的直接光解特性,其速率随氯、溴、碘取代顺序及卤化程度的增加而加快.SO32-/UV体系显著提高了HOCs的降解及脱卤效率;对于直接光解慢的HOCs,其降解与脱卤主要由e-aq还原引起.SO32-/UV体系在两种地表水质本底下仍具有较高的脱卤效能.
【文章来源】：环境科学学报. 2016,36(12)北大核心CSCD
【文章页数】：8 页
【部分图文】：
HAAs的直接光解(a．降解，b．脱卤;［HAAs］0=50μmol·L－1，25℃，pH=9．2)
中的降解及脱卤情况，结果如图2所示．由图2可见，在SO2－3/UV体系中MCAA快速降解的同时释放Cl－．根据氯平衡计算(［MCAA］+［Cl－］)，可知MCAA在体系中只生成了Cl－，而无其他含氯有机中间产物生成．最后MCAA完全降解，说明其在体系中实现了完全脱氯．这是SO2－3受紫外光激发产生的强还原性e－aq还原MCAA脱氯的结果(Lietal．，2012)，具体如式(4)所示(Buxtonetal．，1988)．CH2ClCOO－+e－aq→·CH2COO－+Cl－(k=1．0×109L·mol－1·s－1)(4)图2MCAA在SO2－3/UV中的降解及Cl－的生成(［MCAA］0=50μmol·L－1，［SO2－3］0=1．0mmol·L－1，25℃，pH=9．2虚线代表零级动力学模型拟合)Fig．2DegradationofMCAAandgenerationofCl－inthesulfite/UVprocess而式(1)中与e－aq同时产生的SO·－3还原性很弱(Netaetal．，1988)，是一种选择性弱氧化剂，主要参与快速的化合反应，生成SO2－3、SO2－4、S2O2－6等含硫化合物(Fischeretal．，1996)．在SO2－3/UV体系中加入e－aq强捕获剂N2O，几乎完全抑制了MCAA的降解，说明SO·－3对脱卤基本无贡献(Lietal．，2012)．动力学分析结果表明，图2中MCAA的降解及Cl－的生成规律均符合表观零级动力学．其中，Cl－的释放动力学可用式(5)表示．Ct=k0t(5)式中，Ct表示Cl－的浓度(mol·L－1);k0为零级动力学速率常数(mol·L－1·s－1)．利用式(5)拟合Cl－的释放过程，通过反应(4)生成Cl－的速率约为3．21μmol·L－1·min－1(图2)．进一步分析反应(4)的动力学，关键?
/dt=－re(8)图2及动力学分析已表明，MCAA的脱氯为表观零级反应，与式(8)相符，也即在此条件下，50μmol·L－1的MCAA几乎完全捕获了体系中生成的e－aq并释放出了等计量比的Cl－，其他物种对e－aq的竞争可忽略不计．因此，可以通过Cl－的生成速率间接表征e－aq的生成及还原脱卤效能．在SO2－3/UV体系中，对于其他易直接光解的HAAs来说，其降解过程至少应包括e－aq还原降解与直接光解两部分贡献，因此，其实际脱卤速率应该高于3．21μmol·L－1·min－1．图3HAAs在SO2－3/UV中的降解及脱卤(a．降解，b．脱卤;［HAAs］0=50μmol·L－1，［SO2－3］0=1．0mmol·L－1，25℃，pH=9．2)Fig．3DegradationanddehalogenationofHAAsinthesulfite/UVprocess(a．degradation，b．dehalogenation)3．3卤素性质影响分析了不同卤素取代HAAs在体系中的降解特性及脱卤效能，结果如图3所示．由e－aq引起的降解脱卤曲线根据图2中Cl－的释放曲线拟合，即降解速率约为3．21μmol·L－1·min－1．从图3a可见，MCAA的降解曲线与e－aq引起的还原降解曲线接近，说明其降解几乎完全取决于e－aq的还原作用，而MBAA、MIAA的降解明显快于e－aq的还原降解，说明除了e－aq的贡献，还有较快的直接光解．从图3b可见，MCAA的脱卤几乎完全取决于e－aq的还原作用，而MBAA、MIAA脱卤效率明显高于e－aq引起的脱卤，说明直接光解有较大的贡献．SO2－3/UV体系中，由于HAAs与e－aq均接近扩散(二级速率常数均大于109L·mol－1·s－1)，因此，e－aq对各种HAAs的还原脱卤贡献差异不大．但不同卤
【参考文献】：
期刊论文
[1]过硫酸盐技术去除水中有机污染物的研究进展[J]. 范聪剑,刘石军,刘哲,崔玉虹,雷静霞,赖辉辉. 环境科学与技术. 2015(S1)
[2]卤代有机污染物的光化学降解[J]. 张峰振,吴超飞,胡芸,韦朝海. 化学进展. 2014(06)
[3]加氯消毒过程中纯细菌物质生成消毒副产物研究[J]. 张倩,杨晓波,周达诚. 环境科学学报. 2010(02)
本文编号：3326967
【文章来源】：环境科学学报. 2016,36(12)北大核心CSCD
【文章页数】：8 页
【部分图文】：
HAAs的直接光解(a．降解，b．脱卤;［HAAs］0=50μmol·L－1，25℃，pH=9．2)
中的降解及脱卤情况，结果如图2所示．由图2可见，在SO2－3/UV体系中MCAA快速降解的同时释放Cl－．根据氯平衡计算(［MCAA］+［Cl－］)，可知MCAA在体系中只生成了Cl－，而无其他含氯有机中间产物生成．最后MCAA完全降解，说明其在体系中实现了完全脱氯．这是SO2－3受紫外光激发产生的强还原性e－aq还原MCAA脱氯的结果(Lietal．，2012)，具体如式(4)所示(Buxtonetal．，1988)．CH2ClCOO－+e－aq→·CH2COO－+Cl－(k=1．0×109L·mol－1·s－1)(4)图2MCAA在SO2－3/UV中的降解及Cl－的生成(［MCAA］0=50μmol·L－1，［SO2－3］0=1．0mmol·L－1，25℃，pH=9．2虚线代表零级动力学模型拟合)Fig．2DegradationofMCAAandgenerationofCl－inthesulfite/UVprocess而式(1)中与e－aq同时产生的SO·－3还原性很弱(Netaetal．，1988)，是一种选择性弱氧化剂，主要参与快速的化合反应，生成SO2－3、SO2－4、S2O2－6等含硫化合物(Fischeretal．，1996)．在SO2－3/UV体系中加入e－aq强捕获剂N2O，几乎完全抑制了MCAA的降解，说明SO·－3对脱卤基本无贡献(Lietal．，2012)．动力学分析结果表明，图2中MCAA的降解及Cl－的生成规律均符合表观零级动力学．其中，Cl－的释放动力学可用式(5)表示．Ct=k0t(5)式中，Ct表示Cl－的浓度(mol·L－1);k0为零级动力学速率常数(mol·L－1·s－1)．利用式(5)拟合Cl－的释放过程，通过反应(4)生成Cl－的速率约为3．21μmol·L－1·min－1(图2)．进一步分析反应(4)的动力学，关键?
/dt=－re(8)图2及动力学分析已表明，MCAA的脱氯为表观零级反应，与式(8)相符，也即在此条件下，50μmol·L－1的MCAA几乎完全捕获了体系中生成的e－aq并释放出了等计量比的Cl－，其他物种对e－aq的竞争可忽略不计．因此，可以通过Cl－的生成速率间接表征e－aq的生成及还原脱卤效能．在SO2－3/UV体系中，对于其他易直接光解的HAAs来说，其降解过程至少应包括e－aq还原降解与直接光解两部分贡献，因此，其实际脱卤速率应该高于3．21μmol·L－1·min－1．图3HAAs在SO2－3/UV中的降解及脱卤(a．降解，b．脱卤;［HAAs］0=50μmol·L－1，［SO2－3］0=1．0mmol·L－1，25℃，pH=9．2)Fig．3DegradationanddehalogenationofHAAsinthesulfite/UVprocess(a．degradation，b．dehalogenation)3．3卤素性质影响分析了不同卤素取代HAAs在体系中的降解特性及脱卤效能，结果如图3所示．由e－aq引起的降解脱卤曲线根据图2中Cl－的释放曲线拟合，即降解速率约为3．21μmol·L－1·min－1．从图3a可见，MCAA的降解曲线与e－aq引起的还原降解曲线接近，说明其降解几乎完全取决于e－aq的还原作用，而MBAA、MIAA的降解明显快于e－aq的还原降解，说明除了e－aq的贡献，还有较快的直接光解．从图3b可见，MCAA的脱卤几乎完全取决于e－aq的还原作用，而MBAA、MIAA脱卤效率明显高于e－aq引起的脱卤，说明直接光解有较大的贡献．SO2－3/UV体系中，由于HAAs与e－aq均接近扩散(二级速率常数均大于109L·mol－1·s－1)，因此，e－aq对各种HAAs的还原脱卤贡献差异不大．但不同卤
【参考文献】：
期刊论文
[1]过硫酸盐技术去除水中有机污染物的研究进展[J]. 范聪剑,刘石军,刘哲,崔玉虹,雷静霞,赖辉辉. 环境科学与技术. 2015(S1)
[2]卤代有机污染物的光化学降解[J]. 张峰振,吴超飞,胡芸,韦朝海. 化学进展. 2014(06)
[3]加氯消毒过程中纯细菌物质生成消毒副产物研究[J]. 张倩,杨晓波,周达诚. 环境科学学报. 2010(02)
本文编号：3326967
本文链接：https://www.wllwen.com/kejilunwen/huanjinggongchenglunwen/3326967.html
