紫外/亚硫酸钠高级还原体系对卤代酚的脱卤效应及机理研究

来源 :江苏科技大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:qianjun0412064
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卤代酚化合物废水是一种具有致癌、致畸、致突变的一类废水,其具有气味重、毒性强且难以降解等特点,处理不当会对自然环境造成严重后果。本文以2,4,6-三氯苯酚(2,4,6-TCP)、2,4,6-三溴苯酚(2,4,6-TBP)、2,4-二溴苯酚(2,4-DBP)以及2,4–二氯苯酚(2,4-DCP)四种卤代酚为研究对象,开展了在紫外/亚硫酸盐(UV/SO32-)还原体系下,对四种卤代酚溶液进行脱卤降解研究。
  1.在UV/SO32-还原体系下,对2,4,6-三氯苯酚进行降解实验,研究结果表明:a.2,4,6-三氯苯酚在UV/SO32-还原体系的降解效率大于直接光照下的降解效率。b.亚硫酸盐浓度的增加、溶液pH值的升高以及反应温度的增加,都可以促进2,4,6-三氯苯酚在UV/SO32-还原体系的降解效率。最佳反应条件为:亚硫酸钠浓度为5mmol/L、pH值为10.3、反应温度为318K。c.UV/SO32-还原体系还原2,4,6-TCP的主要物种是水合电子。d.在UV/SO32-还原体系下,2,4,6-TCP的降解机理为:2,4,6-TCP先降至2,4-DCP,然后降至4-CP。接着水合电子将其还原为苯酚。最后,打开C-C键,产生无毒的烃类物质,2,4,6-TCP,2,4-DCP和4-CP平行的脱氯反应也会发生。
  2.在UV/SO32-还原体系下,对2,4,6-三溴苯酚进行降解实验,研究结果表明:a.2,4,6-三溴苯酚在UV/SO32-还原体系的降解效率大于直接光照下的降解效率。b.亚硫酸盐浓度的增加、溶液pH值的升高以及反应温度的增加,都可以促进2,4,6-三溴苯酚在UV/SO32-还原体系的降解效率。最佳反应条件为:亚硫酸钠浓度为10mmol/L、pH值为10.3、反应温度为318K。c.UV/SO32-还原体系还原2,4,6-TBP的主要物种是水合电子。d.在UV/SO32-体系下,2,4,6-TBP降解的主要中间产物为2,4-DBP、4-BP与苯酚,还有少量4,4’-联苯二酚。在水合电子的作用下,2,4,6-TBP的经过多级脱溴反应成为低毒性的物质。
  3.在UV/SO32-还原体系下,对2,4-二溴苯酚进行降解实验,研究结果表明:a.UV/SO32-还原体系对2,4-DBP降解效果高于单独UV体系。b.亚硫酸盐浓度的增加、溶液pH值的升高以及反应温度的增加,都可以促进2,4-二溴苯酚在UV/SO32-还原体系的降解效率。最佳反应条件为:亚硫酸钠浓度为20mmol/L、pH值为10.3、反应温度为318K。c.UV/SO32-还原体系还原2,4-DBP的主要物种是水合电子。d.UV/SO32-体系中2,4-DBP降解的主要中间产物为4-BP与苯酚,还有少量4,4’-联苯二酚。在水合电子的作用下,2,4-DBP的经过多级脱溴反应成为低毒性的物质。
  4.在UV/SO32-还原体系下,对2,4-二氯苯酚进行降解实验,研究结果表明:a.UV/SO32-还原体系对2,4-DCP降解效果高于单独UV体系。b.亚硫酸盐浓度的增加、溶液pH值的升高以及反应温度的增加,都可以促进2,4-二氯苯酚在UV/SO32-还原体系的降解效率。最佳反应条件为:亚硫酸钠浓度为5mmol/L、pH值为10、反应温度为318K。c.UV/SO32-还原体系还原2,4-DCP的主要物种是水合电子。d.在水合电子eaq-的进攻下,UV/SO32-体系中2,4-DCP在邻位可发生C-Cl键的断裂或直接氯离子的脱除转化为4-CP;然后水合电子eaq-进一步进攻4-CP,使还原体系中4-CP对位的C-Cl键进一步发生断裂,使其脱氯转为为苯酚。
  本论文通过上述实验可以得出,UV/SO32-还原体系可以促进四种卤代酚的降解效率,且降解卤代酚的主要物种是水合电子。在最佳反应条件下,四种卤代酚溶液可以完全降解为低毒性的物质,为卤代酚的降解处理技术提供一种可行的方法。本论文的研究结果对于卤代酚化合物废水的处理以及UV/SO32-还原体系的应用具有一定的理论和应用意义。
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