分子氧活化去除水体中洛克沙胂的研究

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洛克沙胂是一种常用的有机胂饲料添加剂,因其具有促进家禽家畜的生长、提高饲料利用率、改善肉质以及抗球虫和抗菌的作用而广泛应用于畜禽养殖业。然而绝大部分洛克沙胂并未被畜禽吸收,也未发生任何结构上的变化而随粪便排出,在环境中发生一系列的迁移和转化过程,最终使得砷元素进入环境,造成水体砷污染以及土壤砷污染等环境问题。因此,环境中有机胂污染,尤其是水体中有机胂污染的修复刻不容缓。截至目前,水体中有机胂污染的修复方法主要是用金属氧化物、碳纳米管和金属有机框架化合物等作为吸附剂,吸附去除水体中的有机胂污染物。尽管这些吸附剂可以在一定程度上达到吸附去除水体中有机胂污染物的目的,但是吸附效率仍显不足。与有机胂污染修复相比,无机砷污染修复的方法更多,效率更高,且技术更成熟。因此,将有机胂降解为无机砷无疑为有机胂污染的最终去除奠定了基础。高级氧化技术因其可以高效地降解有机污染物,甚至将其转化无机物,如CO2和水,在水污染治理中备受瞩目。近年来,高级氧化技术修复水体中有机胂污染在近年来逐渐受到学者们的关注。然而,目前可用于修复环境中有机胂污染的高级氧化技术均存在需要消耗高能量或者双氧水等缺陷。因此,发展绿色、环保、低成本的高级氧化技术用于修复水体中有机胂污染显得极为重要。在本文的研究内容中,我们以洛克沙胂为目标污染物,采用两种低价铁参与的分子氧活化技术来实现洛克沙胂的氧化降解,并实现无机砷的固定化,并系统研究克沙胂氧化降解的影响因素、砷形态分布、反应机理及降解路径。论文的主要内容如下:1、我们利用无机配体四聚磷酸(TPP)络合亚铁离子(Fe(Ⅱ))形成Fe(Ⅱ)-TPP配合物活化分子生成活性氧物种去除水体中的洛克沙胂。实验结果表明,四聚磷酸的加入大大促进了 Fe(Ⅱ)活化分子氧的效率,有利于活性氧物种的产生,提高了降解洛克沙胂的性能。同时,我们发现羟基自由基对洛克沙胂C-As键的断裂起着主要作用,并且Fe(Ⅱ)-TPP配合物可以直接给电子还原洛克沙胂。另外,我们系统地也研究了反应气氛、pH值、起始四聚磷酸的浓度以及起始亚铁离子的浓度对于Fe(Ⅱ)/TPP/Air体系降解洛克沙胂性能的影响。通过砷形态分析以及中间产物的测定,我们最终得到了洛克沙胂在反应体系中的降解路径。2、我们利用太阳光(Solar)、氧化铁(Fe203)以及草酸根(Oxalate,OX)构建了异相光芬顿体系(Solar/Fe2O3/OX)来氧化降解洛克沙胂。研究结果表明,Solar/Fe2O3/OX体系可以活化空气中的氧气产生活性氧物种,其中羟基自由基对洛克沙胂的降解及无机砷的生成起着直接作用。反应体系中,pH值以及起始草酸根的浓度对洛克沙胂的降解效率以及速率有较大程度的影响。结合砷形态的分析以及中间产物的测定,我们推测了洛克沙胂在Solar/Fe2O3/OX体系中的可能降解路径。
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