超聲波-零價鐵協(xié)同降解氯代有機物特性及QSAR研究.pdf

1、超聲波-零價鐵聯(lián)用技術集超聲高級氧化、零價鐵還原于一體，能有效去除廢水中持久性有機污染物。本文試圖構建超聲波/零價鐵協(xié)同體系（US/Fe0），以氯代有機物為目標污染物，考察兩者的協(xié)同效應，系統(tǒng)而深入的研究各主要控制參數對該體系中氯代有機物降解的影響規(guī)律；并以US/Fe0體系水溶液特性為研究對象，探討兩者協(xié)同作用機理；引用QSAR研究方法，建立氯代有機物在協(xié)同體系中的降解活性與分子結構之間的定量關系模型。
　　 本文選擇三氯甲烷（

2、CHCl3）、1,2,4-三氯苯（TCB）、2,3,4,6-四氯酚（TeCP）為目標污染物，考察其在US/Fe0體系中降解速率，證明超聲波與零價鐵之間存在明顯協(xié)同效應，三種目標污染物降解速率依次為TCB＞TeCP＞CHCl3。系統(tǒng)研究了Fe0投加量、溶液初始pH、目標污染物初始濃度、超聲功率、溶液離子強度對三種目標污染物降解速率的影響，結果表明：①Fe0量對三種目標污染物在US/Fe0體系中的降解速率影響均存在一最佳值；②其他四個控制參

3、數的影響隨目標污染物不同而存在不同的影響規(guī)律，其一般性規(guī)律可以歸結為，pH中性條件對降解有利、降解速率隨著超聲功率的增大而增大；③綜合各控制參數對三種目標污染物降解速率的影響，可以推斷CHCl3的降解主要以超聲空化泡內熱解為主，Fe0還原作用對TCB的降解有著相對較大的影響，TeCP的降解則主要以主體溶液中的·OH氧化為主。US/Fe0體系水溶液中pH值、Fe離子、·OH 及H2O2濃度間存在著動態(tài)平衡；Fe0量2g·L-1時體系·OH

4、 及H2O2生成量最大，此時Fe0對超聲空化氧化效應的促進作用最大；pH堿性條件下有利于體系中·OH 及H2O2生成。
　　 在此基礎上測定了31種氯代有機物（9種氯代脂肪烴、8種氯苯、14種氯酚）在US/Fe0體系中的擬一級降解動力學常數，通過量子化學計算手段及相關實驗數據庫獲得49種氯代有機物（18種氯代脂肪烴、12種氯苯、19種氯酚）的31個分子結構參數，采用PLS統(tǒng)計學方法，建立了穩(wěn)健性好、預測能力強的氯代脂肪烴QSAR

5、、氯苯類QSAR、氯代有機物總體QSAR等四個模型，并通過模型預測出49種氯代有機物在US/Fe0體系中的降解速率常數。三類氯代有機物在協(xié)同體系中的降解速率大體遵循如下順序：氯苯類>氯代脂肪烴類>氯酚類。通過模型分析可以得出：所選擇的31個分子結構參數中，描述氯代有機物中C-Cl鍵性能的電性參數（分子中最正氫原子電荷、最負碳原子電荷以及與最負碳原子相連的Cl原子電荷），描述分子整體性質的能量參數（分子零點能、分子熱能、分子動能、分子勢能