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关于UV强化草酸络合Fe^2+活化过硫酸盐氧化苯胺研究

大C-会员头像-www.bzwz.com标准物质网 大C 0 397 2021-11-20
【摘要】采用uv强化草酸络合Fe活化过硫酸钠(Ps)氧化降解苯胺,研究了uv光照促进苯胺降解的作用机制,考察了pH、草酸浓度和uv光照强度对Ps活化及苯胺降解的影响.结果表明,引入uv光照后,草酸络合Fe活化Ps体系中的Ps活化率和苯胺降解率分别提高了68%和41%.在该过程中,uV可通过光解或光电离水分子产生·OH、促进发生光化学Fenton反应、直接活化Ps等作用机制降解苯胺,但通过光化学反应促进Fe循环转化是提高Ps持续活化效果和苯胺去除的首要作用机制;中碱性及强酸性环境因不利于Fe(C,0)一形成,会对Ps活化过程产生抑制,但当初始pH为7和9时,由于Ps活化分解促进反应体系pH下降,Ps活化及苯胺降解均取得较好效果;草酸浓度的增加有利于Ps活化,但当草酸浓度高于2.5mmol·LI1时,会对SOl产生强烈竞争,导致苯胺降解率出现下降;增加uv光照强度能显著促进Ps活化和苯胺氧化去除,当uv光照强度达到117IxW·cmI2时,反应150min后,Ps的分解率和苯胺的去除率均可达到100%。
  • 1引言

    近年来,我国水体中有机物污染问题日益突出。其中部分有机物是难降解的有毒有害有机物.对水生态环境带来严重危害.难降解的有毒有害有机污染物通过常规的物理、化学及生物处理方法难以有效去除。而高级氧化技术是解决这个问题的一种有效途径。其中基于硫酸根自由基(so/一)的氧化技术是近年来兴起的一种新型高级氧化技术,已引起国内外学者越来越广泛的关注.so/一因具有极强的氧化能力(E。=2.5~3.1V),并可与有机污染物发生抽氢反应、加成反应和电子转移过程,因此可有效将难降解的大分子有机污染物氧化分解成小分子,甚至最终矿化为CO,和H,O。

    目前,该方法已被应用于土壤原位化学氧化修复(Medinaeta1.2018;Tsitonakieta1.2010)和废水中有机污染物的氧化去除过程(Devieta1.2016)。并取得较好的效果.国内外研究者采用过渡金属(Liangeta1.2004b)、热(Huangeta1.2002)、光(Yangeta1.2010)、碱(Furmaneta1.2010)等多种方式活化过硫酸盐(PS)产生so/一,其中,通过过渡金属Fe活化所需活化能仅为14.8kcal·tool=。低于热活化等其他活化方式(Fordhameta1.1951;Kohhofeta1.1951),能够更迅速活化PS产生sol一,因此被认为是最经济有效的活化方法.但研究发现Fe活化PS过程受pH影响较大,在酸性极低或中碱性条件下活化效果较差(Xueta1.2010;左传梅2012)。同时由于活化过程非常迅速,Fe在反应初期就被快速彻底消耗,导致Ps活化持续效果较差(Crimieta1.2007;Liangeta1.2004a),另外大量游离态的还原性Fe对活化产生的so/一产生强烈的淬灭作用,对sol一氧化降解有机污染物产生不利影响(Liangeta1.2004b)。

    针对上述问题,近年来,有研究者通过分次投加Fe的方法来降低Fe的消耗及对sol一的淬灭(Jiangeta1.2013;Killianeta1.2007),同时也有研究者(Cuieta1.2017;Dongeta1.2017;Haneta1.2015;Yueta1.2018)尝试采用络合剂络合Fen,通过络合剂对Fe的屏蔽效应,提高Fe对pH的耐受性,并调控Fe参与反应的速率,从而提高了Fe活化Ps氧化降解有机污染物的效率.然而上述方法仍未彻底解决Fe因浓度衰减并产生大量Fe累积导致PS活化持续效果较差的问题.为此,本研究基于络合Fe活化Ps过程,提出通过采用uV光照促进反应体系中累积的Fe向Fe。循环转化来提高Fe。持续活化Ps氧化降解有机污染物的能力.采用了具有较好光化学活性并广泛存在于自然界中的草酸作为络合剂,选择具有强致癌、致畸、致突变效应的重要化工中间体苯胺作为模型污染物,研究了uV光照强化草酸络合Fen活化PS去除苯胺的主要作用机制及其主要影响因素。

    2实验部分(Experimentalsection)

    2.1主要试剂

    草酸(c,HO·2HO)、5,5.二甲基.1一吡咯啉氮氧化物(CH,NO,DMPO,97%)、三氯化铁(FeC13-6H,0)购A阿拉丁化学试剂有限公司,过硫酸钠(Na,S,O)购自天津市科密欧化学试剂有限公司,硫酸亚铁(FeSO·7H,O)购白国药集团化学试剂有限公司、碘化钾(KI)购白天津市天大化学试剂厂,以上试剂均为分析纯。

     


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