強吸附態(tài)疏水性有機污染物反應活性的研究.pdf

1、一般認為,對于吸附于土壤和沉積物中的有機污染物,由于吸附劑的保護作用使得其反應活性與溶解態(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活性的系統(tǒng)研究,在實際工作中常常只能利用水溶液中污染物的反應活性來預測土壤中污染物的反應活性。將污染物的化學反應和吸附過程結合起來研究污染物在環(huán)境中歸趨的報道比較少,吸附相污染物參與化學反應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活性的系統(tǒng)研究,但研究吸附相污染物的反應活性對于

2、制定污染物在環(huán)境中標準和選擇正確的修復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,較深入的了解吸附相疏水性有機物的反應活性、影響因素、反應機理和在環(huán)境污染修復中的應用前景。取得的主要結論如下:
　　 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的強吸附行為符合“微孔填

3、充理論”(micropore-fillingmechanism),即本實驗條件下的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濃度均隨時間而降低,而樹脂的吸附相TCE在反應過程的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驗(例如使用透析袋使反應試劑納米鐵同吸附劑活性炭相隔離的對照

4、實驗,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)生降解反應的實驗現(xiàn)象,同時考慮活性炭本身具有的電子傳導性能,以及文獻中與之實驗現(xiàn)象類似的理論推導,我們認為活性炭的電子傳導性能是本實驗活性炭微孔中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反應的2種可能發(fā)生的反應途徑:a)活

5、性炭可以作為電子的傳輸體將電子從納米零價鐵轉移到活性炭吸附TCE的微孔位置,進而處于活性炭微孔吸附態(tài)的TCE發(fā)生氧化還原反應;b)納米零價鐵產(chǎn)生原子氫,活性炭作為原子氫的的傳輸體將原子氫運輸?shù)交钚蕴课絋CE的位置,進而吸附態(tài)的TCE通過傳到導過來的原子氫發(fā)生還原降解反應。
　　 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、,而且在本實驗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驗以及活性炭吸附相反應產(chǎn)物TCE動力學,我們認為活性炭吸附相TeCA確實發(fā)生了降解反應。
　　 8、提出并驗證了影響活性炭吸附相TeCA反應速率的機理假設:含氧量較高的吸附劑表面親水性較強,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的吸附相反應活性與吸附劑的親水性成正比。
　　 9、通過活性炭酸性官能團對反應體系中OH-離子接近活性炭表面難易程度的影響這一角度分析,從另一個側面更加證明了吸附劑上TeCA的吸附相反應活性與吸附劑的親水性成正比機理假設的正確性和活性炭親水性對活性炭吸附相TeCA反應活性影響的顯著性。
　　 10、從活性炭吸附相反應產(chǎn)物TCE角度分析,再結合OH-離子接近活性炭表面程度同活性炭吸

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