生物质基催化剂催化林丹脱氯研究

发布时间：2020-07-01 02:16

【摘要】：林丹是一种有机氯农药,也是一种持久性有机污染物。林丹的高毒性和疏水性源自分子中的6个氯取代基。通常,脱氯能降低氯代有机物的毒性,提高其生物可降解性。林丹能通过非还原(即笋消除反应)和还原两种方式脱氯。林丹的消除反应通常在强碱溶液中开展,本研究选用功能化的多壁碳纳米管作为固体碱,探讨在较温和的pH条件下(5.0-9.0)催化林丹消除反应的可行性。含氮的碳管对消除反应具有催化活性。吡啶氮和胺氮是催化的碱性点位。在pH为9.0、温度25 ℃,两种含氮碳管体系中,消除反应的准一级表观速率常数较在溶液体系提高了 4和46倍。以生物质壳聚糖为前体物,结合ZnCl2化学活化法制备掺氮多孔碳。材料的比表面积在1111-1497 m2/g,总孔体积在0.464-0.621 cm3/g,这决定其对林丹有很强的吸附能力。材料中吡啶氮的含量受活化温度调控。首先,材料直接用作固体碱催化林丹的消除反应。在pH为9.0,温度为25-45 ℃,A800体系中消除反应的速率常数较溶液体系提高了 2-3个数量级。催化活性较含氮的碳管进一步提升;其次,材料作为载体来负载Pd,以生物质来源的甲酸为氢源,在25 ℃对林丹进行加氢脱氯。载体上的吡啶氮与Pd发生了相互作用,促进了甲酸分解产氢,提高了林丹转化的速率。催化效果比商品化钯碳更优。
【学位授予单位】：中国农业科学院
【学位级别】：博士后
【学位授予年份】：2018
【分类号】：X592;TQ426;TQ450.1
【图文】：

六氯环己烷,同分异构体,结构式

（Ｃ６Ｈ６Ｃ１６）邋［３］，直到１９４２年才被发现具备杀虫特性。早期工业级逡逑（ｔｅｃｈｎｉｃａｌ邋ｇｒａｄｅ，邋ＣＡＳ邋Ｒｅｇｉｓｔｒｙ邋ＮＯ．邋６０８－７３－１）的六氯环己烧杀虫剂是未逡逑经提纯的同分异构体混合物（图１－１）。后经研究发现只有ｙ－ＨＣＨ具有逡逑杀虫活性，自此，一些公司开始单独分离这种活性成分并将纯度大于逡逑９９％的邋ｙ－ＨＣＨ邋命名为林丹（Ｌｉｎｄａｎｅ，邋ＣＡＳ邋Ｒｅｇｉｓｔｒｙ邋ＮＯ．邋５８－８９－９）邋［４］。逡逑ｍ邋ａ邋，邋ａ邋ｗ逦ｍ邋＾邋ａ逡逑ｉ逡逑ｈｏ＇逦ａ逦ｈ逦ｎ逦ｈ逡逑（￣｝ｏ邋ＨＣＨ逦｛－｝ａ－ＨＣＨ逡逑Ｈ逦Ｈ逦Ｈ逦ａ逦Ｍ逦ａ邋Ｈ逡逑ｃ．＾２＾＆ｒｃ，逡逑Ｍ逦Ｎ逦Ｈ逦Ｏ逦Ｃｌ逦Ｈ逡逑０－ＨＣＨ逦ｙ－ＨＣＨ逦６－ＨＣＨ逡逑ｈ逦0逦ａ逦ａ逦ａ邋ｃｉ逡逑ａ逦ｈ逦ａ逦ｈ逦ｉｌ逦４逡逑ｅ．４ＣＨ逦ｒ＼Ｈｍ逦６－ＨＣＨ逡逑图１－１六氯环己烷同分异构体的结构式逡逑Ｆｉｇｕｒｅ邋１－１邋Ｓｔｒｕｃｔｕｒｅｓ邋ｏｆ邋ＨＣＨ邋ｉｓｏｍｅｒｓ逡逑ｌ逡逑

路线图,路线图,掺氮,碳材料

ｔ４２］。氮有多种化学形态，包括胺氮、吡啶氮、吡咯氮（石墨化氮）、芳逡逑香氮（季氮）和氮氧化物态（图１－４），其分布受制备温度和催化剂的逡逑影响［４９］。以掺氮碳材料为固体碱已经应用于Ｃ０２捕获＿、Ｋｎｏｅｖｅｎａｇｅｌ逡逑缩合［５１］、有机污染物吸附［５２］和小分子氯代烷烃的炉消除反应中［５３，５４］。逡逑ｉｌｌ逦棚？逡逑0？逡逑图１４掺氮碳材料中氮存在的多种化学形态逡逑Ｆｉｇｕｒｅ邋１－４邋Ｔｈｅ邋Ｎ邋ａｔｏｍｉｃ邋ｓｐｅｃｉａｔｉｏｎ邋ｉｎ邋Ｎ－ｄｏｐｅｄ邋ｃａｒｂｏｎ逡逑掺氮一般有３种方法：后修饰法、碳前体物与掺氮剂共热解和含氮逡逑前体物直接热解［５２，５５，５６］。近年来，由于价格低廉、来源广泛、可再生等逡逑优点，以生物质及其衍生物为原料制备掺氮碳材料已经成为研究热点。逡逑壳聚糖是几丁质经脱乙酰作用得到的衍生物（图１－５），而几丁质是自逡逑然界中储存量仅次于纤维素的第二大天然生物高分子［４３］。含氮前物通逡逑过水热法［５７］或直接热解法［５８］，可一步实现自掺氮。结合物理活化法或化逡逑学活化法可较容易制备掺氮多孔碳［５９］。逡逑ｈｏｈ２ｃ逦Ｈ0＾逦ＮＨＡｃ邋ｈｏｈ２ｃ逡逑Ｌ逦Ｊｎ逡逑ｈｏｈ２ｃ逦ｈｏ＾逦ｎｈ２邋ｈｏｈ２ｃ逡逑Ｌ逦－Ｉｎ逡逑图１－５几丁质（ａ）和壳聚糖（ｂ）的化学结构式逡逑Ｆｉｇｕｒｅ邋１－５邋Ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ邋ｏｆ邋ｃｈｉｔｉｎ邋（ａ）邋ａｎｄ邋ｃｈｉｔｏｓａｎ邋（ｂ）逡逑１．２．３林丹的还原脱氯逡逑纳米零价铁和纳米双金属（Ｃｕ／Ｆｅ、Ｎｉ／Ｆｅ和Ｐｄ／Ｆｅ等）已经广泛应逡逑用于林丹的还原脱氯研究中［６ｅ

【相似文献】