亞硫酸鹽/紫外體系的還原脫鹵效能
發(fā)布時間：2021-08-07 03:16
水合電子（e-aq）是已知活性最強的還原物種之一.基于SO32-受紫外光激發(fā)活化會釋放e-aq的性質(zhì),提出了SO32-/UV高級還原體系,用于降解穩(wěn)定污染物.以7種鹵乙酸為目標物,從鹵素取代種類、鹵代程度、實際水質(zhì)本底影響等角度,考察了該體系對毒性鹵代有機物（HOCs）的降解及脫鹵效能,并探討了相關(guān)機理.結(jié)果表明:HOCs的降解至少有直接光解和e-aq還原兩條途徑.鹵素取代種類與鹵化程度決定了HOCs的直接光解特性,其速率隨氯、溴、碘取代順序及鹵化程度的增加而加快.SO32-/UV體系顯著提高了HOCs的降解及脫鹵效率;對于直接光解慢的HOCs,其降解與脫鹵主要由e-aq還原引起.SO32-/UV體系在兩種地表水質(zhì)本底下仍具有較高的脫鹵效能.
【文章來源】：環(huán)境科學學報. 2016,36(12)北大核心CSCD
【文章頁數(shù)】：8 頁
【部分圖文】：
HAAs的直接光解(a．降解，b．脫鹵;［HAAs］0=50μmol·L－1，25℃，pH=9．2)
中的降解及脫鹵情況，結(jié)果如圖2所示．由圖2可見，在SO2－3/UV體系中MCAA快速降解的同時釋放Cl－．根據(jù)氯平衡計算(［MCAA］+［Cl－］)，可知MCAA在體系中只生成了Cl－，而無其他含氯有機中間產(chǎn)物生成．最后MCAA完全降解，說明其在體系中實現(xiàn)了完全脫氯．這是SO2－3受紫外光激發(fā)產(chǎn)生的強還原性e－aq還原MCAA脫氯的結(jié)果(Lietal．，2012)，具體如式(4)所示(Buxtonetal．，1988)．CH2ClCOO－+e－aq→·CH2COO－+Cl－(k=1．0×109L·mol－1·s－1)(4)圖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虛線代表零級動力學模型擬合)Fig．2DegradationofMCAAandgenerationofCl－inthesulfite/UVprocess而式(1)中與e－aq同時產(chǎn)生的SO·－3還原性很弱(Netaetal．，1988)，是一種選擇性弱氧化劑，主要參與快速的化合反應(yīng)，生成SO2－3、SO2－4、S2O2－6等含硫化合物(Fischeretal．，1996)．在SO2－3/UV體系中加入e－aq強捕獲劑N2O，幾乎完全抑制了MCAA的降解，說明SO·－3對脫鹵基本無貢獻(Lietal．，2012)．動力學分析結(jié)果表明，圖2中MCAA的降解及Cl－的生成規(guī)律均符合表觀零級動力學．其中，Cl－的釋放動力學可用式(5)表示．Ct=k0t(5)式中，Ct表示Cl－的濃度(mol·L－1);k0為零級動力學速率常數(shù)(mol·L－1·s－1)．利用式(5)擬合Cl－的釋放過程，通過反應(yīng)(4)生成Cl－的速率約為3．21μmol·L－1·min－1(圖2)．進一步分析反應(yīng)(4)的動力學，關(guān)鍵?
/dt=－re(8)圖2及動力學分析已表明，MCAA的脫氯為表觀零級反應(yīng)，與式(8)相符，也即在此條件下，50μmol·L－1的MCAA幾乎完全捕獲了體系中生成的e－aq并釋放出了等計量比的Cl－，其他物種對e－aq的競爭可忽略不計．因此，可以通過Cl－的生成速率間接表征e－aq的生成及還原脫鹵效能．在SO2－3/UV體系中，對于其他易直接光解的HAAs來說，其降解過程至少應(yīng)包括e－aq還原降解與直接光解兩部分貢獻，因此，其實際脫鹵速率應(yīng)該高于3．21μmol·L－1·min－1．圖3HAAs在SO2－3/UV中的降解及脫鹵(a．降解，b．脫鹵;［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鹵素性質(zhì)影響分析了不同鹵素取代HAAs在體系中的降解特性及脫鹵效能，結(jié)果如圖3所示．由e－aq引起的降解脫鹵曲線根據(jù)圖2中Cl－的釋放曲線擬合，即降解速率約為3．21μmol·L－1·min－1．從圖3a可見，MCAA的降解曲線與e－aq引起的還原降解曲線接近，說明其降解幾乎完全取決于e－aq的還原作用，而MBAA、MIAA的降解明顯快于e－aq的還原降解，說明除了e－aq的貢獻，還有較快的直接光解．從圖3b可見，MCAA的脫鹵幾乎完全取決于e－aq的還原作用，而MBAA、MIAA脫鹵效率明顯高于e－aq引起的脫鹵，說明直接光解有較大的貢獻．SO2－3/UV體系中，由于HAAs與e－aq均接近擴散(二級速率常數(shù)均大于109L·mol－1·s－1)，因此，e－aq對各種HAAs的還原脫鹵貢獻差異不大．但不同鹵
【參考文獻】：
期刊論文
[1]過硫酸鹽技術(shù)去除水中有機污染物的研究進展[J]. 范聰劍,劉石軍,劉哲,崔玉虹,雷靜霞,賴輝輝. 環(huán)境科學與技術(shù). 2015(S1)
[2]鹵代有機污染物的光化學降解[J]. 張峰振,吳超飛,胡蕓,韋朝海. 化學進展. 2014(06)
[3]加氯消毒過程中純細菌物質(zhì)生成消毒副產(chǎn)物研究[J]. 張倩,楊曉波,周達誠. 環(huán)境科學學報. 2010(02)
本文編號：3326967
【文章來源】：環(huán)境科學學報. 2016,36(12)北大核心CSCD
【文章頁數(shù)】：8 頁
【部分圖文】：
HAAs的直接光解(a．降解，b．脫鹵;［HAAs］0=50μmol·L－1，25℃，pH=9．2)
中的降解及脫鹵情況，結(jié)果如圖2所示．由圖2可見，在SO2－3/UV體系中MCAA快速降解的同時釋放Cl－．根據(jù)氯平衡計算(［MCAA］+［Cl－］)，可知MCAA在體系中只生成了Cl－，而無其他含氯有機中間產(chǎn)物生成．最后MCAA完全降解，說明其在體系中實現(xiàn)了完全脫氯．這是SO2－3受紫外光激發(fā)產(chǎn)生的強還原性e－aq還原MCAA脫氯的結(jié)果(Lietal．，2012)，具體如式(4)所示(Buxtonetal．，1988)．CH2ClCOO－+e－aq→·CH2COO－+Cl－(k=1．0×109L·mol－1·s－1)(4)圖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虛線代表零級動力學模型擬合)Fig．2DegradationofMCAAandgenerationofCl－inthesulfite/UVprocess而式(1)中與e－aq同時產(chǎn)生的SO·－3還原性很弱(Netaetal．，1988)，是一種選擇性弱氧化劑，主要參與快速的化合反應(yīng)，生成SO2－3、SO2－4、S2O2－6等含硫化合物(Fischeretal．，1996)．在SO2－3/UV體系中加入e－aq強捕獲劑N2O，幾乎完全抑制了MCAA的降解，說明SO·－3對脫鹵基本無貢獻(Lietal．，2012)．動力學分析結(jié)果表明，圖2中MCAA的降解及Cl－的生成規(guī)律均符合表觀零級動力學．其中，Cl－的釋放動力學可用式(5)表示．Ct=k0t(5)式中，Ct表示Cl－的濃度(mol·L－1);k0為零級動力學速率常數(shù)(mol·L－1·s－1)．利用式(5)擬合Cl－的釋放過程，通過反應(yīng)(4)生成Cl－的速率約為3．21μmol·L－1·min－1(圖2)．進一步分析反應(yīng)(4)的動力學，關(guān)鍵?
/dt=－re(8)圖2及動力學分析已表明，MCAA的脫氯為表觀零級反應(yīng)，與式(8)相符，也即在此條件下，50μmol·L－1的MCAA幾乎完全捕獲了體系中生成的e－aq并釋放出了等計量比的Cl－，其他物種對e－aq的競爭可忽略不計．因此，可以通過Cl－的生成速率間接表征e－aq的生成及還原脫鹵效能．在SO2－3/UV體系中，對于其他易直接光解的HAAs來說，其降解過程至少應(yīng)包括e－aq還原降解與直接光解兩部分貢獻，因此，其實際脫鹵速率應(yīng)該高于3．21μmol·L－1·min－1．圖3HAAs在SO2－3/UV中的降解及脫鹵(a．降解，b．脫鹵;［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鹵素性質(zhì)影響分析了不同鹵素取代HAAs在體系中的降解特性及脫鹵效能，結(jié)果如圖3所示．由e－aq引起的降解脫鹵曲線根據(jù)圖2中Cl－的釋放曲線擬合，即降解速率約為3．21μmol·L－1·min－1．從圖3a可見，MCAA的降解曲線與e－aq引起的還原降解曲線接近，說明其降解幾乎完全取決于e－aq的還原作用，而MBAA、MIAA的降解明顯快于e－aq的還原降解，說明除了e－aq的貢獻，還有較快的直接光解．從圖3b可見，MCAA的脫鹵幾乎完全取決于e－aq的還原作用，而MBAA、MIAA脫鹵效率明顯高于e－aq引起的脫鹵，說明直接光解有較大的貢獻．SO2－3/UV體系中，由于HAAs與e－aq均接近擴散(二級速率常數(shù)均大于109L·mol－1·s－1)，因此，e－aq對各種HAAs的還原脫鹵貢獻差異不大．但不同鹵
【參考文獻】：
期刊論文
[1]過硫酸鹽技術(shù)去除水中有機污染物的研究進展[J]. 范聰劍,劉石軍,劉哲,崔玉虹,雷靜霞,賴輝輝. 環(huán)境科學與技術(shù). 2015(S1)
[2]鹵代有機污染物的光化學降解[J]. 張峰振,吳超飛,胡蕓,韋朝海. 化學進展. 2014(06)
[3]加氯消毒過程中純細菌物質(zhì)生成消毒副產(chǎn)物研究[J]. 張倩,楊曉波,周達誠. 環(huán)境科學學報. 2010(02)
本文編號：3326967
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