亚铁离子/四聚磷酸活化分子氧降解氯霉素
发布时间：2021-11-19 07:00
本文研究了亚铁离子(Fe2+)/四聚磷酸（TPP）/空气（Air）体系降解有机污染物氯霉素（CAP）的能力.研究发现,在氩气（Ar）氛围中和用乙二胺四乙酸（EDTA）代替TPP配体后均不能有效降解CAP,只有在Fe2+、TPP、Air共存时才能够有效降解CAP.结合活性氧测试及自由基捕获实验,表明Fe2+/TPP配合物活化分子氧是该体系降解有机污染物的关键,反应过程中生成超氧阴离子自由基（·O2-）和羟基自由基（·OH）,其中·OH在CAP降解过程中起主要作用.随着反应的进行,体系中的Fe2+逐渐转化为Fe3+,失去活化分子氧的能力,也不再能够降解CAP.上述降解过程中脱氯量为10%,总有机碳去除率为20%,综合气质联用仪（GC-MS）以及液质联用仪（LC-MS）测得的中间体物种,推测了CAP降解的可能机理.进一步研究表明,在中性及弱碱性条件下该体系对CAP具有较强的降解能力,为其用于CAP污染物的处理提供了可能.
【文章来源】：环境化学. 2017,36(11)北大核心CSCD
【文章页数】：7 页
【部分图文】：
Fe2+/TPP/Air、TPP/Air和Fe2+/Air体系中CAP的降解效果(a)及降解速率常数(b)，Fe2+/TPP/Air、Fe2+/TPP/Ar和Fe2+/EDTA/Air体系中CAP的降解效果(c)
11期余洁等:亚铁离子/四聚磷酸活化分子氧降解氯霉素2307CAP在有空气及氩气条件下的降解实验结果表明氧气参与了CAP的降解过程(图1c)．此外，当用有机配体EDTA取代无机配体TPP后，CAP的降解效率明显降低(图1c)．综上推测CAP的降解过程是通过Fe(Ⅱ)-TPP活化分子氧产生强氧化性物种实现的，并且无机配体TPP相对于有机配体EDTA可显著提高其活化分子氧的能力［24-25］．金属配合物活化分子氧的过程通常都伴随着金属元素价态的升高，因此，监测了CAP降解过程中不同价态铁浓度的变化．由图2(a)可知，随着反应的进行，溶液中Fe2+的浓度逐渐降低，而Fe3+浓度同步上升，30min后，溶液中的Fe2+几乎完全氧化为Fe3+．整个反应过程中，总铁的浓度保持不变，表明TPP与Fe2+和Fe3+均有络合作用，可有效避免中性条件下铁的絮凝．再结合图1(a)，可知反应30min后，该体系中的Fe2+转化为Fe3+，不再能够活化分子氧，也就不能够继续降解CAP．然而，当我们通过分步多次添加Fe2+的方式进行时，可以完全去除CAP(图2b)．图2(a)反应过程中不同价态铁浓度的变化，(b)每5min补加5mmol·L－1的Fe2+时CAP的降解效果Fig．2(a)ChangeofconcentrationsofdifferentFespecies，(b)ThedegradationeffectofCAPinFe2+/TPP/Airsystemwithadditionof5mmol·L－1Fe2+every5minduringthereaction2．2Fe2+/TPP/Air体系的分子氧活化机理根据上述实验并结合文献，我们推测CAP的降解过程可能是通过Fe(Ⅱ)-TPP活化分子氧产生强氧化性物种来实现的，因此测定了Fe2+/Air和Fe2+/TPP/Air体系中的·O－2和·OH生成情况．实验结果表明Fe2+/TPP/Air体系既可以产生·O－2自由基(图3a)，又可以产生·OH自由基(图3b)．捕获实?
2308环境化学36卷图3Fe2+/Air和Fe2+/TPP/Air体系中活性氧物种的检测:(a)·O－2的ESＲ图谱，(b)·OH的ESＲ图谱，(c)不同捕获剂对Fe2+/TPP/Air体系中CAP降解效果的影响Fig．3(a)TheESＲspectraof·O－2inFe2+/AirandFe2+/TPP/Airsystems，(b)TheESＲspectraof·OHinFe2+/AirandFe2+/TPP/Airsystems，(c)EffectsofdifferenttrappingagentsonCAPdegradationinFe2+/TPP/AirsysteminFe2+/TPP/Airsystems图4(a)初始pH值对Fe2+/TPP/Air体系降解CAP的影响，(b)不同pH对Fe2+/TPP/Air体系降解CAP速率的影响，(c)不同Fe2+浓度对Fe2+/TPP/Air体系降解CAP的影响，(d)不同TPP浓度对Fe2+/TPP/Air体系降解CAP的影响Fig．4(a)TheeffectofinitialpHonthedegradationofCAPinFe2+/TPP/Airsystem，(b)TheeffectofpHonthedegradationrateofCAPinFe2+/TPP/Airsystem．(c)TheeffectofFe2+concentrationonthedegradationofCAPinFe2+/TPP/Airsystem(d)TheeffectofTPPconcentrationonthedegradationofCAPinFe2+/TPP/Airsystem
【参考文献】：
期刊论文
[1]表面增强拉曼光谱检测鱼肉中禁用和限用药物研究[J]. 李春颖,赖克强,张源园,裴鹭,黄轶群. 化学学报. 2013(02)
[2]医药品和个人护理用品（PPCPs）类污染物氯化转化行为研究进展[J]. 刘奇,魏东斌,陈振斌,杜宇国. 环境化学. 2012(03)
本文编号：3504523
【文章来源】：环境化学. 2017,36(11)北大核心CSCD
【文章页数】：7 页
【部分图文】：
Fe2+/TPP/Air、TPP/Air和Fe2+/Air体系中CAP的降解效果(a)及降解速率常数(b)，Fe2+/TPP/Air、Fe2+/TPP/Ar和Fe2+/EDTA/Air体系中CAP的降解效果(c)
11期余洁等:亚铁离子/四聚磷酸活化分子氧降解氯霉素2307CAP在有空气及氩气条件下的降解实验结果表明氧气参与了CAP的降解过程(图1c)．此外，当用有机配体EDTA取代无机配体TPP后，CAP的降解效率明显降低(图1c)．综上推测CAP的降解过程是通过Fe(Ⅱ)-TPP活化分子氧产生强氧化性物种实现的，并且无机配体TPP相对于有机配体EDTA可显著提高其活化分子氧的能力［24-25］．金属配合物活化分子氧的过程通常都伴随着金属元素价态的升高，因此，监测了CAP降解过程中不同价态铁浓度的变化．由图2(a)可知，随着反应的进行，溶液中Fe2+的浓度逐渐降低，而Fe3+浓度同步上升，30min后，溶液中的Fe2+几乎完全氧化为Fe3+．整个反应过程中，总铁的浓度保持不变，表明TPP与Fe2+和Fe3+均有络合作用，可有效避免中性条件下铁的絮凝．再结合图1(a)，可知反应30min后，该体系中的Fe2+转化为Fe3+，不再能够活化分子氧，也就不能够继续降解CAP．然而，当我们通过分步多次添加Fe2+的方式进行时，可以完全去除CAP(图2b)．图2(a)反应过程中不同价态铁浓度的变化，(b)每5min补加5mmol·L－1的Fe2+时CAP的降解效果Fig．2(a)ChangeofconcentrationsofdifferentFespecies，(b)ThedegradationeffectofCAPinFe2+/TPP/Airsystemwithadditionof5mmol·L－1Fe2+every5minduringthereaction2．2Fe2+/TPP/Air体系的分子氧活化机理根据上述实验并结合文献，我们推测CAP的降解过程可能是通过Fe(Ⅱ)-TPP活化分子氧产生强氧化性物种来实现的，因此测定了Fe2+/Air和Fe2+/TPP/Air体系中的·O－2和·OH生成情况．实验结果表明Fe2+/TPP/Air体系既可以产生·O－2自由基(图3a)，又可以产生·OH自由基(图3b)．捕获实?
2308环境化学36卷图3Fe2+/Air和Fe2+/TPP/Air体系中活性氧物种的检测:(a)·O－2的ESＲ图谱，(b)·OH的ESＲ图谱，(c)不同捕获剂对Fe2+/TPP/Air体系中CAP降解效果的影响Fig．3(a)TheESＲspectraof·O－2inFe2+/AirandFe2+/TPP/Airsystems，(b)TheESＲspectraof·OHinFe2+/AirandFe2+/TPP/Airsystems，(c)EffectsofdifferenttrappingagentsonCAPdegradationinFe2+/TPP/AirsysteminFe2+/TPP/Airsystems图4(a)初始pH值对Fe2+/TPP/Air体系降解CAP的影响，(b)不同pH对Fe2+/TPP/Air体系降解CAP速率的影响，(c)不同Fe2+浓度对Fe2+/TPP/Air体系降解CAP的影响，(d)不同TPP浓度对Fe2+/TPP/Air体系降解CAP的影响Fig．4(a)TheeffectofinitialpHonthedegradationofCAPinFe2+/TPP/Airsystem，(b)TheeffectofpHonthedegradationrateofCAPinFe2+/TPP/Airsystem．(c)TheeffectofFe2+concentrationonthedegradationofCAPinFe2+/TPP/Airsystem(d)TheeffectofTPPconcentrationonthedegradationofCAPinFe2+/TPP/Airsystem
【参考文献】：
期刊论文
[1]表面增强拉曼光谱检测鱼肉中禁用和限用药物研究[J]. 李春颖,赖克强,张源园,裴鹭,黄轶群. 化学学报. 2013(02)
[2]医药品和个人护理用品（PPCPs）类污染物氯化转化行为研究进展[J]. 刘奇,魏东斌,陈振斌,杜宇国. 环境化学. 2012(03)
本文编号：3504523
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