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1、三氯生分解的硫酸盐自由基: 氧化剂和金属剂量的影响土木工程学系,得克萨斯大学阿灵顿 ,416年,阿灵顿,TX 耶茨街76019 - 0308,美国摘要最近,三氯生的存在(三氯氢硅,五氯2 -(2,4-二氯苯)苯酚)在水资源, 一个重要的抗微生物剂广泛应用于许多制药和个人护理产品,有调用从水中的极大关注当局和产业。在这项研究中,硫酸的反应性激进分子,生成的常见的氧化剂(过一硫酸盐和过硫酸盐激活。由过渡金属(Fe +、Co2 +、Cu2 +和 Ag +),是评估摧毁三氯氢硅。特别注意到理解影响的氧化剂和金属。结果表明,仅做氧化剂不显示任何分解的三氯氢硅而产生的氧化剂/金属结合非常有效的氧化和矿化
2、三氯氢硅。在一般情况下,三氯氢硅是分解与经前综合症快得多比无论金属共轭。经前综合症 /公司,经前综合症/铜、和 PS / Ag 系统显示最佳反应性与三氯氢硅而其他组合表现出微不足道的还是少三氯氢硅分解。更多的氧化剂在一个固定的氧化剂:金属摩尔比导致更快的分解,而过量的三氯氢硅金属而阻碍了反应由于不受欢迎的竞争在金属和三氯氢硅的 SRs 生成的。一些金属,如有限公司展出催化行为在反应中,需要更少的剂量比他们的化学计量相当于完全激活氧化剂,而一些( 如。 、铁)需要更多剂量。一系列的剂量的结果暗示应该有最佳剂量氧化剂和金属为了最大化三氯氢硅分解。作为一种替代方法来建立的羟基自由基,表现出高潜在的分
3、解和矿化的三氯氢硅。1 介绍三氯生,5氯2 -(2,4-二氯苯)酚, 是一个抗微生物剂广泛应用于许多制药和每 -声音的护理产品(如。 、肥皂、牙膏、化妆品、和除臭剂) 、厨房配件(如。,砧板和烹饪用具),和纺织品(如。,运动服装和地毯)1,2。这个三氯氢硅的广泛使用使其排放到废水随后进入地表水3,4。三氯氢硅已经检测到在大约60%的美国水道和提名列入美国环境保护署(EPA)的饮酒水污染物的候选人名单3、5 。在其2008 年评估三氯氢硅的安全,EPA 得出结论,人类接触三氯氢硅并不构成不可接受的风险。然而,在一篇文章演示潜在的大鼠雌激素效应三氯氢硅刊登见报2009年,该机构目前担心潜在的三氯氢
4、硅对抗生素耐药性和内分泌干扰和计划重新审视的潜在风险,三氯氢硅2 、6。三氯氢硅,像许多其他顽固的有机化合物 ,很难完全降解在常规水和 水处理工艺,从而持续在所有环境分解和矿化等持久性有机污染物,高级氧化技术最近强调,极强和过渡氧化物种如羟基自由基 (小时)和硫酸酯自由基通常生成的攻击有机分子8 。在芬顿法(即。,应有求解由活化的小时双氧水使用铁一直是研究了最广泛的 PPCPs 分解。在票面价值 单独,许多研究分解的三氯氢硅已经专门进行使用和其他小时基于芬顿法。芬顿法及其修改,然而,对实际应用有几个缺点,包括 pH 值吗依赖的反应中,铁的相关问题优化和降水,缓慢亚铁再生动力学 (非自然),和清
5、除的由二氧化碳2小时/ 碳酸16 、17。最近,越来越多的兴趣相比完善的小时 8,18、19。我们在以前的研究中,我们交流潜在的基于分解 PPCPs AOTs 在水20 。SRs 通常是通过激活的生成氧化剂如过氧( 经前综合症,)和与过渡金属18,21。的反应性与金属的氧化剂生成 SRs 是独特的和已知的很复杂。尽管菲有很多优势作为一个氧次煤活化剂(便宜,更少的有毒, 自然丰富),使用其他过渡金属,是有趣的。球和爱德华兹21报道只有8金属在28测试金属显示疗效 -反应性在激活经前综合症比较差异有显著性意义。Anipsitakis 和 Dionysiou18还报道说 ,3氧化剂和9金属演示了重要
6、的反应性向的转型2、4 二氯苯酚(2 、4 dcp)。经前综合症的结合与有限公司更有效的比芬顿法降解的2、4 -萘,阿特拉津在中性 pH18。此外,反应很大程度上取决于剂量氧化剂和金属。数量的氧化剂和金属被报告给潜在的导致不受欢迎的竞争反应快速消耗SRs19、22、23。因此,我们的研究着重于毁灭,作为一个三氯氢硅新兴化学的担忧, 使用SRs 在我们努力姿势 srs 建立 AOTs 替代最常见的和建立了基于小时 AOTs ECCs 分解为。作为一个研究活动的一部分,本研究的目的是为了检查是否 SRs 有效摧毁三氯氢硅或不是。在另外名诗更好的理解影响的常见的氧化剂(PMS 和 PS)和金属(Co
7、、铜、铁和 Ag)以及他们的剂量在三氯氢硅分解,本研究将提供基础下在 pH 效应和三氯氢硅阶段分解途径在更多聚焦条件。2 实验2.1。化学品三氯氢硅在盐作为 irgasan 形式。使用的是氧化剂-sium 过硫酸盐(K2 S2 O8、PS)和钾过氧(KHSO5,PMS)来源于三盐、硫酸氢钾。三个过渡金属测试是在形式的盐:CoSO4,摘要和Ag2 SO4而 CuSO4是一个体积的解决方案。HPLC 级乙腈和甲醇被使用。所有的化学品都获得西格玛奥德里奇和用作收到的。一个股票的解决方案的三氯氢硅在9 mg / L(0.031毫米),接近其水溶性,做好了准备在高纯度的水。2.2。代硫酸盐激进分子酒吧。
8、所有的实验进行了一式三份确保准确的数据采集和解释。2.3。控制氧化剂和金属剂量对于某些系统显示有前景的结果,更详细的实验的影响进行调查氧化剂和金属剂量。对PMS/ Co 和 PMS /铜、氧化剂对三氯氢硅比率被增加到1:1,3:1,5:1,和对 PMS /铁、更多的oxi -次煤时使用1:1,5:1,10:1,40:1, 同时保持氧化剂对金属比在 1:1为了确定这个组合效果氧化剂和金属浓度的三氯氢硅分解其-ics。以防 PS,只有 PS / Ag 组合氧化剂三氯氢硅摩尔比率为1:1,5:1,10:1,因为其他金属40:1进行了测试共轭和 PS 没有显示任何显著的反应性。见dis -的最后的比率
9、是反映在反应性的差异氧化剂金属结合实现完全的转变三氯氢硅的。此外,该效应的氧化剂的摩尔比金属研究了在三氯氢硅氧化例经前综合症/ 公司,经前综合症/铁和 PS / Ag。2.4。分析示例0.5毫升了时间的0 、10、 20、30、60 、90年,120、180和240 分钟,立即混合甲醇, 一种好已知的淬火剂的 SRs,停止进一步的化学反应 ,并透过0.45 m 注射器过滤器。转换的三氯氢硅是监控与反相高效液相色谱(HPLC,1200系列, 安捷伦)配备作为- 三元泵、C18 柱和紫外(UV)探测器。分析方法对三氯氢硅报告文学和采用本研究以轻微修改24 。一个混合的水和 ace -tonitri
10、le 被用来作为流动相在水: 乙腈比率25:75%的(v / v)的流速1毫升/分钟,三氯氢硅是检测到一个波长的280海里,决心通过初步的研究利用紫外可见分光光度计(UV 2550,日本岛津公司)。总有机碳(TOC)是12 小时监控使用一个 TOC 分析器(TOC-VCSH / CSN,日本岛津公司)为了验证是否 SRs 有能力去采集矿物三氯氢硅。3。结果与讨论SRs 是生成的激活氧化剂(PMS 和 PS)与金属(Co 、铁、银和铜)。所有的实验都是基于批处理反应在环境温度。具体整除的三氯氢硅是转移到一个玻璃反应堆和适当数量的氧化剂和金属股票的解决方案都添加到达到100毫升计划- 优化解决方案
11、与预定的摩尔比率的三氯氢硅,氧化剂,金属。在短暂的初步研究,摩尔比率的氧化剂对三氯氢硅和氧化剂金属被固定在5:1和1:1,分别导致氧化剂和金属浓度的0.155毫米。基本比率也精确地调整使它可能最好的比较三氯氢硅分解动力学在各种反应条件。控制实验与三氯氢硅只有,三氯氢硅 /金属(无氧化剂), 三氯氢硅 /氧化剂( 没有金属)。最初的 pH 值解决方案的反应是调整为 7.0模仿自然水。没有缓冲溶液是用来避免任何实验的复杂性相关的潜在反应激进派和缓冲物种之间和最小化任何人工控制,从而模拟更 nat -乌拉尔的情况 (即。, 让 pH 值变化) 自由。溶液的pH 值在所有实验立即下降到大约3 - 4由
12、于酸一代在分解的氧化剂和三氯氢硅作为以及金属相关的酸度。自从 pH 值变化的行为非类似于所有的实验条件下,与吗的氧化剂金属组合没有歧视的 pH 变化,从而详细讨论 pH 效应被排除在外。解决方案是使用一个磁性不断搅拌搅拌3.1。经前综合症的验证/金属和 PS /金属系统对塔塔分解三氯氢硅是非常稳定的环境条件下随时间。con -控制实验采用要么氧化剂或金属只表示没有分解的三氯氢硅。过渡金属介导激活为氧化剂是一个复杂的过程,导致生成的税款-几个已知和未知的激进的物种除了 SRs 和小时。以前的研究在降解有机污染物通过激活的PMS 和 PS 与过渡金属显示 SRs 是最主要的和重要的物种负责分解的有
13、机污染物18,25日至27日。见图1,经前综合症和 PS,当共轭与金属( 铁、钴、铜、银),显示重要的反应性对三氯氢硅。这意味着系统成功生成的 SRs,要远远高于父氧化剂, 按照先前的研究8,18、19 。图1(一个)三氯氢硅分解为由显示 /金属组合。在金属测试,Co 和铜是最有效的生成 SRs,实现几乎完全降解的三氯氢硅 10分钟内下给定的条件(高水平的氧化剂)。在例铁和 Ag,有一个初始提示分解的三氯氢硅在10分钟其次是缓慢分解。报告了类似的结果在其他地方8,18、19。这种现象主要是相关联的内在反应性的金属离子与氧化剂和铜非常活泼)以及改变金属的那个情况在反应(即。 、再生金属离子的花了
14、更有效的物种形成) 。金属离子补充道(离子二世对铁、钴、和铜、和离子我对于 Ag)激活氧化剂生成 SRs,结果在提示符转换为更高的氧化状态(III 和 II),这不是有效激活氧化剂。与此同时,也是一个减少离子(III 和 II)回到离子 (二世和我 ),但在吗速度慢得多。因此, 一旦离子( 二世和我)最初补充道完全消耗,SRs 生成和因此三氯氢硅分解依靠金属再生过程, 其中动力学和机制不同系统的系统。见图1(b),三氯氢硅分解通过 PS /金属是慢得多而 PMS /金属, 类似观察报告2-氯联苯的分解和2、4 dcp18、19。PS 是已知的更稳定的方面其化学分解, 而经前综合症(28 - 3
15、0)。由于其缓慢的活化,从而氧化剂储蓄的影响 ,PS 已经参照用于原位化学氧化的广泛的有机污染物包括氯代烷烃和烯烃,多环芳香族碳氢化合物、多氯联苯 ,和甲基叔丁基醚( 第31 - 33。在图1(b),PS 共轭与 Ag 显示缓慢但持续分解的三氯氢硅随着时间的推移。这些特性 PS 可能是有益的,需要一些场景应对低水平但长期污染的水资源与三氯氢硅29,34 。金属的有效性加上 PS 完全不同,加上经前综合症。 PS 共轭与 Co 和铜显示没有明显的反应性,实现只有6.2%和5.6%三氯氢硅在4 h 退化,分别, 而铁和 Ag 是更多有效激活 PS。PMS /铁结合是速度比 PS /铁,和导致51%
16、和29%下降4 h 反应时间,分别。尽管菲显示一些反应性和经前综合症和 PS,结合并不是很有效的降解三氯氢硅在这个指定的实验条件。在金属,Ag 是最好的激活 PS但最糟糕的激活经前综合症。在一般来说,这些结果与先前的调查结果, 是一致的公司和 Ag是最好的过渡金属对经前综合症的激活和 PS,分别18,21。与所有的金属测试除了 Ag,经前综合症是一个更普遍氧化剂相比,因为它显示。PS 更快的分解,三氯氢硅。氧化剂/金属系统显示可察觉的分解-三氯氢硅的优化实验条件下可以进行分组( 我)和经前综合症 PMS /公司/铜立即分解的三氯氢硅和 (ii)经前综合症/ 铁、PMS / Ag 和 PS / Ag 为缓慢分解三氯氢硅18,21岁,28岁,35)激活的氧化剂通过过渡金属已知遵循一个复杂的机制与几个迪斯汀步骤。尼伯格和拉尔森(36)建议过渡金属形成配合物,经前综合症和 PS 在三种不同的方式;配合物无硫协调,配合物,主导硫协调和配合物,两个硫和
