強(qiáng)吸附態(tài)疏水性有機(jī)污染物反應(yīng)活性的研究.pdf

1、一般認(rèn)為,對于吸附于土壤和沉積物中的有機(jī)污染物,由于吸附劑的保護(hù)作用使得其反應(yīng)活性與溶解態(tài)的污染物有很大不同。但在現(xiàn)階段,由于缺乏對于吸附相污染物反應(yīng)活性的系統(tǒng)研究,在實(shí)際工作中常常只能利用水溶液中污染物的反應(yīng)活性來預(yù)測土壤中污染物的反應(yīng)活性。將污染物的化學(xué)反應(yīng)和吸附過程結(jié)合起來研究污染物在環(huán)境中歸趨的報(bào)道比較少,吸附相污染物參與化學(xué)反應(yīng)的路徑和影響因素不是很清楚,缺乏對于吸附相污染物反應(yīng)活性的系統(tǒng)研究,但研究吸附相污染物的反應(yīng)活性對于

2、制定污染物在環(huán)境中標(biāo)準(zhǔn)和選擇正確的修復(fù)手段的重要意義則不言而喻。我們希望通過研究納米鐵降解活性炭等碳材料吸附相三氯乙烯(TCE)和活性炭吸附相1,1,2,2-四氯乙烷(TeCA)的脫氫氯反應(yīng),較深入的了解吸附相疏水性有機(jī)物的反應(yīng)活性、影響因素、反應(yīng)機(jī)理和在環(huán)境污染修復(fù)中的應(yīng)用前景。取得的主要結(jié)論如下:
　　 1、TCE在微孔型活性炭、樹脂和石墨的吸附等溫線符合Freundlich模型。微孔型活性炭對TCE的強(qiáng)吸附行為符合“微孔填

3、充理論”(micropore-fillingmechanism),即本實(shí)驗(yàn)條件下的TCE分子是吸附在活性炭微孔中的。而且活性炭吸附相的TCE處于不可逆解吸狀態(tài),很難解吸到水相中來。
　　 2、在納米零價(jià)鐵存在的固水混合體系中,活性炭和石墨吸附相的TCE濃度均隨時(shí)間而降低,而樹脂的吸附相TCE在反應(yīng)過程的30天中沒有發(fā)生濃度降低現(xiàn)象。
　　 3、通過各種平行對照實(shí)驗(yàn)(例如使用透析袋使反應(yīng)試劑納米鐵同吸附劑活性炭相隔離的對照

4、實(shí)驗(yàn),等等),排除了加速解吸、Fe2+離子、H2等因素造成活性炭吸附相TCE發(fā)生降解的可能性。
　　 4、對比絕緣性樹脂吸附相TCE在納米鐵存在條件下沒有發(fā)生降解反應(yīng)的實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象,同時(shí)考慮活性炭本身具有的電子傳導(dǎo)性能,以及文獻(xiàn)中與之實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象類似的理論推導(dǎo),我們認(rèn)為活性炭的電子傳導(dǎo)性能是本實(shí)驗(yàn)活性炭微孔中TCE分子能被納米鐵還原降解的最主要原因。
　　 5、提出了納米鐵同活性炭吸附相TCE反應(yīng)的2種可能發(fā)生的反應(yīng)途徑:a)活

5、性炭可以作為電子的傳輸體將電子從納米零價(jià)鐵轉(zhuǎn)移到活性炭吸附TCE的微孔位置,進(jìn)而處于活性炭微孔吸附態(tài)的TCE發(fā)生氧化還原反應(yīng);b)納米零價(jià)鐵產(chǎn)生原子氫,活性炭作為原子氫的的傳輸體將原子氫運(yùn)輸?shù)交钚蕴课絋CE的位置,進(jìn)而吸附態(tài)的TCE通過傳到導(dǎo)過來的原子氫發(fā)生還原降解反應(yīng)。
　　 6、TeCA在微孔型活性炭和石墨的吸附等溫線符合Freundlich模型?；钚蕴康谋砻嬗H水性和微孔特性是控制和影響活性炭吸附疏水性小分子行為的主要因素

6、,而且在本實(shí)驗(yàn)體系中活性炭的表面親水性是控制活性炭吸附性能的最主要因素。
　　 7、通過加速解吸模型的模擬、活性炭吸附相TeCA的自然解吸和加速解吸實(shí)驗(yàn)以及活性炭吸附相反應(yīng)產(chǎn)物TCE動(dòng)力學(xué),我們認(rèn)為活性炭吸附相TeCA確實(shí)發(fā)生了降解反應(yīng)。
　　 8、提出并驗(yàn)證了影響活性炭吸附相TeCA反應(yīng)速率的機(jī)理假設(shè):含氧量較高的吸附劑表面親水性較強(qiáng),可以吸附更多的水分子,在表面形成更親水的環(huán)境,這樣OH-更容易接近活性碳表面,攻擊吸

7、附相的TeCA。也就是說,吸附劑上TeCA的吸附相反應(yīng)活性與吸附劑的親水性成正比。
　　 9、通過活性炭酸性官能團(tuán)對反應(yīng)體系中OH-離子接近活性炭表面難易程度的影響這一角度分析,從另一個(gè)側(cè)面更加證明了吸附劑上TeCA的吸附相反應(yīng)活性與吸附劑的親水性成正比機(jī)理假設(shè)的正確性和活性炭親水性對活性炭吸附相TeCA反應(yīng)活性影響的顯著性。
　　 10、從活性炭吸附相反應(yīng)產(chǎn)物TCE角度分析,再結(jié)合OH-離子接近活性炭表面程度同活性炭吸

8、附相TeCA反應(yīng)速率之間關(guān)系的思考以及不同OH-離子濃度同活性炭吸附相TeCA反應(yīng)速率關(guān)系的思考,綜合考慮,我們認(rèn)為活性炭吸附態(tài)的TeCA發(fā)生降解反應(yīng)的反應(yīng)機(jī)理應(yīng)為堿催化脫氫氯反應(yīng)。
　　 11、同一種活性炭吸附相的TeCA初始濃度不同時(shí),其吸附相反應(yīng)活性(反應(yīng)速度和最終反應(yīng)可進(jìn)行程度)也相應(yīng)的變化:隨著初始吸附濃度的加大其吸附相反應(yīng)速率越快、反應(yīng)可進(jìn)行程度越徹底。并提出將反應(yīng)試劑OH-離子作為研究吸附行為探針的新思想,分析了活