纳米零价铁过硫酸盐联合降解去除土壤中对氯硝基苯的条件优化和影响因素研究
对氯硝基苯外观为浅黄色单斜棱形晶体，易受热分解，有腐蚀性，有剧毒。人体吸入后可引起肝损害，中毒性肝炎。而随着染料、医药的大量使用，对氯硝基苯的污染也越来越普遍。作为农药、医药、染料的重要中间体，氯硝基苯类化合物具有强致癌性和致基因突变性，在大量使用的同时会造成环境污染，尤其对土壤污染严重。因此，对土壤中氯硝基苯类化合物进行还原降解极其重要。本文探讨利用合成的纳米零价铁对土壤中的对氯硝基苯污染物进行还原脱氯，再经活化过硫酸盐降解污染物，分别经实验研究了初始pH、环境温度、纳米零价铁用量、过硫酸盐用量等因素对污染物降解的影响，通过实验得出去除土壤中对氯硝基苯的最优条件。
目录
摘要 1
关键词 1
Abstract 1
Key Words 1
引言 1
1材料与方法 3
1.1 实验试剂与仪器 3
1.2 实验方法 3
1.2.1气相色谱条件 3
1.2.2纳米零价铁的制备 4
1.2.3初始pH值的影响 4
1.2.4温度的影响 4
1.2.5纳米零价铁用量的影响 4
1.2.6过硫酸盐用量的影响 4
1.2.7零价铁粒径的影响 4
1.2.8实验表格设计与实验数据测定 5
2结果与分析 5
2.1 实验结果 5
2.1.1 初始pH值的影响 5
2.1.2 温度的影响 6
2.1.3 纳米零价铁用量的影响 7
2.1.4 过硫酸盐用量的影响 7
2.1.5 零价铁粒径的影响 8
2.2 实验结果分析 8
2.2.1初始pH值对土壤中对氯硝基苯降解率的影响 9
2.2.2温度对土壤中对氯硝基苯降解率的影响 9
2.2.3 纳米零价铁用量和过硫酸盐用量对土壤中对氯硝基苯降解率的影响 9
2.2.4 零价铁粒径对土壤中对氯硝基苯降解率的影响 10
2.2.5 反应时间对土壤中对氯硝基苯降解率的影响 10
3总结 10
致谢 12
*好棒文|www.hbsrm.com +Q: @351916072@
/> 参考文献 13
纳米零价铁过硫酸盐联合降解去除土壤中对硝基氯苯的条件优化和影响因素研究
引言
引言
土壤是生物和人类赖以生存的重要环境，而我国土壤污染严重，形势严峻。据新华网报道，全国土壤总超标率已经达到了16.1%，其中耕地点位超标率高达19.4%，而重污染企业及周边土壤超标点位36.3%，在上述污染土地中，污染来源复杂，在土壤污染化学研究中，发现了许多类型的污染物，如镉、镍、铜等重金属，还有DDT等农药引发的污染，同时也有多环芳烃的存在[1]。作为重要的化工原料和中间体，氯硝基苯类化合物广泛应用于橡胶制造、农药、医药、染料、合成材料和木材防腐等领域，对生态环境和人体健康存在很大的危害。由于其具有较高的熔点和沸点，且硝基和卤原子均为吸电子基，使得苯环上的电子云密度大大降低，具有较低的溶解性和较强的憎水性，故比较难降解。
由于氯硝基苯的溶解性较差，极易附着在土壤颗粒上，因此土壤就成为氯硝基苯的主要载体。一旦土壤中所含有的氯硝基苯过量，不能及时被土壤天然降解，便会在土壤中不断积累。随着氯硝基苯的迁移、转化和一些环境行为，土壤中的氯硝基苯会进入水体和大气环境。而相对于大气和水体中氯硝基苯的污染来看，土壤中氯硝基苯具有长期性、隐蔽性以及不易被完全降解的特点。相关研究表明，随着社会的不断进步发展，环境中的氯硝基苯的含量呈不断增加的趋势。土壤作为一种重要的环境介质，是农业生产、工业生产和环境要素的重要组成部分，其中的氯硝基苯通过各种途径进入生态系统后，会破坏生态系统，污染环境，危害人体健康。对氯硝基苯是氯硝基苯类化合物的一个重要组成部分，主要用于中间体和制药，其剧毒同样不容小觑。因此，如何有效控制和治理环境中的对氯硝基苯是我们所面临的一个重要问题，也是世界各国环境领域共同关注的一个焦点问题。
长期以来，人们尝试采用各种物理、化学和生物的方法来修复对氯硝基苯污染的土壤，与其它有机污染物相类似，采用物理修复技术修复对氯硝基苯污染的土壤，修复成本昂贵，并且容易对地下水的环境等容易造成二次污染，不适合大规模的应用于实际土壤场地修复工程；生物修复技术的研究虽然比较成熟也较早且修复成本较低，但是利用生物修复技术修复的周期太长且微生物一般只能特定的降解一种或几种污染物；相比而言，利用化学氧化修复技术成本不高，二次污染易于控制，且修复周期短，是一个应用前景较好的修复技术。
利用零价铁对硝基化合物进行还原处理是近年来发展起来的新途径，而纳米零价铁更是可以使氯硝基苯同时达到脱氯和还原的目的；同时，脱氯后活化过硫酸盐降解有效降低硝基化合物的毒性，增大可生化性，加快其在自然界降解，达到处理污染物的效果。联合降解法操作简单、成本低、利用高效的优点，值得广泛推广。
铁由于其相对无毒，价格廉价并且具有高效性已经被广泛研究了。过硫酸盐与Fe2+的反应如下。
S2O82 + 2Fe2+ 2Fe3+ + 2SO42
S2O82 + Fe2+ Fe3+ + SO42 + SO4
SO4 + Fe2+ Fe3+ + SO42
过硫酸盐被零价铁活化后可降解有机污染物。有相关的研究表明零价铁活化过硫酸盐可以有效的降解富马酸二甲酯，4氯苯酚，聚乙烯醇，三氯乙烯，蒽醌染料以及2，4二硝基甲苯等有机污染物[2]。
过硫酸盐应用于环境污染治理领域则是刚刚发展起来的研究方向。活化过硫酸盐技术主要应用于有机物污染的土壤和地下水的原位化学氧化修复中，活化手段包括热激活和过渡金属离子催化激活等。
根据过硫酸盐在热、光、过渡金属的激发下产生高活性SO4自由基的原理，目前过硫酸盐已应用于不同有机物的降解。过硫酸盐在水中电离产生过硫酸根离子S2O82 ，其标准氧化还原电位 E0 达+2.01V（vs. NHE），接近于臭氧（E0 = +2.07V），大于高锰酸根（E0 = +1.68V）和过氧化氢（E0 = +1.70V）。其分子中含有过氧基，是一类较强的氧化剂[3]。
目前，过硫酸盐活化迅速成为原位化学修复的研究热点。这是因为以过硫酸钠（sodium persulfate ， SPS）为代表的过硫酸盐具有如下特点：
（1）SPS易溶于水（25℃时，100g水可溶解74g），且水溶液的比重大于水（25℃时，20 g/L水溶液比重为1.0104 g/L），因此可以在地下环境中加入高浓度的SPS，并且可以利用浓度梯度进行扩散；而过硫酸钾的水溶性低、过硫酸铵不稳定易分解产生氨，均不适合环境领域中应用。
（2）SPS可在地下环境中稳定存在达数周之久，其稳定性远大于O3和H2O2。这也说明SPS的自然氧化需求量NOD（natural oxidant demand）较低，即由于土壤地下水中原有的有机质等物质引起的消耗较少。
目录
摘要 1
关键词 1
Abstract 1
Key Words 1
引言 1
1材料与方法 3
1.1 实验试剂与仪器 3
1.2 实验方法 3
1.2.1气相色谱条件 3
1.2.2纳米零价铁的制备 4
1.2.3初始pH值的影响 4
1.2.4温度的影响 4
1.2.5纳米零价铁用量的影响 4
1.2.6过硫酸盐用量的影响 4
1.2.7零价铁粒径的影响 4
1.2.8实验表格设计与实验数据测定 5
2结果与分析 5
2.1 实验结果 5
2.1.1 初始pH值的影响 5
2.1.2 温度的影响 6
2.1.3 纳米零价铁用量的影响 7
2.1.4 过硫酸盐用量的影响 7
2.1.5 零价铁粒径的影响 8
2.2 实验结果分析 8
2.2.1初始pH值对土壤中对氯硝基苯降解率的影响 9
2.2.2温度对土壤中对氯硝基苯降解率的影响 9
2.2.3 纳米零价铁用量和过硫酸盐用量对土壤中对氯硝基苯降解率的影响 9
2.2.4 零价铁粒径对土壤中对氯硝基苯降解率的影响 10
2.2.5 反应时间对土壤中对氯硝基苯降解率的影响 10
3总结 10
致谢 12
*好棒文|www.hbsrm.com +Q: @351916072@
/> 参考文献 13
纳米零价铁过硫酸盐联合降解去除土壤中对硝基氯苯的条件优化和影响因素研究
引言
引言
土壤是生物和人类赖以生存的重要环境，而我国土壤污染严重，形势严峻。据新华网报道，全国土壤总超标率已经达到了16.1%，其中耕地点位超标率高达19.4%，而重污染企业及周边土壤超标点位36.3%，在上述污染土地中，污染来源复杂，在土壤污染化学研究中，发现了许多类型的污染物，如镉、镍、铜等重金属，还有DDT等农药引发的污染，同时也有多环芳烃的存在[1]。作为重要的化工原料和中间体，氯硝基苯类化合物广泛应用于橡胶制造、农药、医药、染料、合成材料和木材防腐等领域，对生态环境和人体健康存在很大的危害。由于其具有较高的熔点和沸点，且硝基和卤原子均为吸电子基，使得苯环上的电子云密度大大降低，具有较低的溶解性和较强的憎水性，故比较难降解。
由于氯硝基苯的溶解性较差，极易附着在土壤颗粒上，因此土壤就成为氯硝基苯的主要载体。一旦土壤中所含有的氯硝基苯过量，不能及时被土壤天然降解，便会在土壤中不断积累。随着氯硝基苯的迁移、转化和一些环境行为，土壤中的氯硝基苯会进入水体和大气环境。而相对于大气和水体中氯硝基苯的污染来看，土壤中氯硝基苯具有长期性、隐蔽性以及不易被完全降解的特点。相关研究表明，随着社会的不断进步发展，环境中的氯硝基苯的含量呈不断增加的趋势。土壤作为一种重要的环境介质，是农业生产、工业生产和环境要素的重要组成部分，其中的氯硝基苯通过各种途径进入生态系统后，会破坏生态系统，污染环境，危害人体健康。对氯硝基苯是氯硝基苯类化合物的一个重要组成部分，主要用于中间体和制药，其剧毒同样不容小觑。因此，如何有效控制和治理环境中的对氯硝基苯是我们所面临的一个重要问题，也是世界各国环境领域共同关注的一个焦点问题。
长期以来，人们尝试采用各种物理、化学和生物的方法来修复对氯硝基苯污染的土壤，与其它有机污染物相类似，采用物理修复技术修复对氯硝基苯污染的土壤，修复成本昂贵，并且容易对地下水的环境等容易造成二次污染，不适合大规模的应用于实际土壤场地修复工程；生物修复技术的研究虽然比较成熟也较早且修复成本较低，但是利用生物修复技术修复的周期太长且微生物一般只能特定的降解一种或几种污染物；相比而言，利用化学氧化修复技术成本不高，二次污染易于控制，且修复周期短，是一个应用前景较好的修复技术。
利用零价铁对硝基化合物进行还原处理是近年来发展起来的新途径，而纳米零价铁更是可以使氯硝基苯同时达到脱氯和还原的目的；同时，脱氯后活化过硫酸盐降解有效降低硝基化合物的毒性，增大可生化性，加快其在自然界降解，达到处理污染物的效果。联合降解法操作简单、成本低、利用高效的优点，值得广泛推广。
铁由于其相对无毒，价格廉价并且具有高效性已经被广泛研究了。过硫酸盐与Fe2+的反应如下。
S2O82 + 2Fe2+ 2Fe3+ + 2SO42
S2O82 + Fe2+ Fe3+ + SO42 + SO4
SO4 + Fe2+ Fe3+ + SO42
过硫酸盐被零价铁活化后可降解有机污染物。有相关的研究表明零价铁活化过硫酸盐可以有效的降解富马酸二甲酯，4氯苯酚，聚乙烯醇，三氯乙烯，蒽醌染料以及2，4二硝基甲苯等有机污染物[2]。
过硫酸盐应用于环境污染治理领域则是刚刚发展起来的研究方向。活化过硫酸盐技术主要应用于有机物污染的土壤和地下水的原位化学氧化修复中，活化手段包括热激活和过渡金属离子催化激活等。
根据过硫酸盐在热、光、过渡金属的激发下产生高活性SO4自由基的原理，目前过硫酸盐已应用于不同有机物的降解。过硫酸盐在水中电离产生过硫酸根离子S2O82 ，其标准氧化还原电位 E0 达+2.01V（vs. NHE），接近于臭氧（E0 = +2.07V），大于高锰酸根（E0 = +1.68V）和过氧化氢（E0 = +1.70V）。其分子中含有过氧基，是一类较强的氧化剂[3]。
目前，过硫酸盐活化迅速成为原位化学修复的研究热点。这是因为以过硫酸钠（sodium persulfate ， SPS）为代表的过硫酸盐具有如下特点：
（1）SPS易溶于水（25℃时，100g水可溶解74g），且水溶液的比重大于水（25℃时，20 g/L水溶液比重为1.0104 g/L），因此可以在地下环境中加入高浓度的SPS，并且可以利用浓度梯度进行扩散；而过硫酸钾的水溶性低、过硫酸铵不稳定易分解产生氨，均不适合环境领域中应用。
（2）SPS可在地下环境中稳定存在达数周之久，其稳定性远大于O3和H2O2。这也说明SPS的自然氧化需求量NOD（natural oxidant demand）较低，即由于土壤地下水中原有的有机质等物质引起的消耗较少。
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