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不同氯酚催化氧化降解反应动力学
  • ISSN号:0254-6108
  • 期刊名称:《环境化学》
  • 时间:0
  • 分类:X703[环境科学与工程—环境工程]
  • 作者机构:[1]西北农林科技大学资源环境学院,杨凌712100, [2]中国农业科学院农业资源与农业区划研究所/耕地培育技术国家工程实验室,北京100081
  • 相关基金:国家自然科学基金(41271254)资助
中文摘要:

通过共沉淀法制备了Fe-Cu-柱撑黏土(Fe-Cu-PILC)催化剂,并以单氯酚、二氯酚、三氯酚作为模式化合物,研究了氯酚中氯原子取代数目、取代位置对其降解动力学的影响,并探讨了氯离子的存在对反应的影响,也基于费米分布函数对其降解动力学进行非线性拟合.结果显示,这种基于费米函数的半经验模型适用于模拟氯酚氧化降解动力学反应(R2〉0.818).氯酚降解速率如下:3-氯酚(3-CP)〉3,5-二氯酚(3,5-DCP)〉2,3-二氯酚(2,3-DCP)〉3,4-二氯酚(3,4-DCP)〉2,5-二氯酚(2,5-DCP)〉4-氯酚(4-CP)〉2-氯酚(2-CP)〉2,4-二氯酚(2,4-DCP)〉2,4,6-三氯酚(2,4,6-TCP)〉2,6-二氯酚(2,6-DCP).氯酚降解过程明显受到苯环氯原子取代数目、取代位置的影响,且氯原子取代位置具有更重要的影响:氯原子取代数目相同时,间位氯越多,降解越快,邻、对位越多,降解越慢.这主要通过影响表观速率常数k和半衰期t*得以实现.3,5-DCP降解表观速率常数k高达18.17 h-1,半衰期为0.2 h,而2,6-DCP表观速率常数仅为0.64 h-1,半衰期为5.88 h.氯离子的存在对氯酚降解动力学过程产生不同程度的抑制作用,其中2,6-DCP、2,4,6-TCP的抑制作用最为明显,这主要是由于氯离子的存在延长了其半衰期(分别由5.88 h、4.29 h延长至9.00 h、5.99 h),而对3,4-DCP、3,5-DCP则几乎没有抑制作用.表明氯离子抑制邻位氯代程度高的氯酚降解而不抑制间位氯代程度高的氯酚降解.研究结果为深入揭示氯酚降解机理提供了理论基础,也为提高含酚废水降解速率提供了技术参考.

英文摘要:

Fe-Cu-pillared clay(Fe-Cu-PILC) catalyst was prepared by co-precipitation method.The effect of the substitution position and number of chlorine atoms and chloride ions on the degradation kinetics of chlorophenols(CPs) was studied using monochlorophenols,dichlorophenols and richlorophenol as the reaction mode compounds,Fe-Cu-PILC as the Fenton-like catalyst.The degradation kinetics was nonlinearly fitted based on the Fermi’s equation.The results showed that a semi-empirical kinetic model based on Fermi’ s equation could be used to describe the oxidation process of CPs(R2〉 0.818).CPs degradation rate followed the order of 3-chlorophenol(3-CP) 〉3,5-dichlorophenol(3,5-DCP) 〉2,3-dichlorophenol(2,3-DCP) 〉 3,4-dichlorophenol(3,4-DCP)〉 2,5-dichlorophenol(2,5-DCP) 〉 4-chlorophenol(4-CP) 〉 2-chlorophenol(2-CP) 〉2,4-dichlorophenol(2,4-DCP) 〉 2,4,6-trichlorophenol(2,4,6-TCP) 〉 2,6-dichlorophenol(2,6-DCP).The substitution position and number of chlorine atoms had strong effect on its degradation.The substitution position showed greater impact.For chlorophenols with the same number of chlorine atoms,the more meta-chloro substitution it had,the faster the oxidation was.On the contrary,the more ortho-chloro and para-chloro substitution it had,the slower the oxidation was.This was ascribed to the effect on the apparent rate constant(k) and half-life(t*).The apparent rate constant and half-life of 3,5-DCP and 2,6-DCP were 18.17 h-1and 0.64 h-1,and 0.2 h and5.88 h,respectively.In addition,in the presence of chloride ions,the degradation of 2,6-DCP and2,4,6-TCP was strongly inhibited,in which their t*was extended from 5.88 h to 9.0 h and from4.29 h to 5.99 h,respectively.But the degradation of 3,4-DCP and 3,5-DCP was not inhibited.This suggested that chloride ions inhibited the oxidation of the chlorophenols with more ortho-chloro substitution,but had no effect on the oxidation of the chlorophenols with more meta-chloro substitution.This study pr

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期刊信息
  • 《环境化学》
  • 北大核心期刊(2011版)
  • 主管单位:中国科学院
  • 主办单位:中国科学院生态环境研究中心
  • 主编:郭良宏
  • 地址:北京2871信箱
  • 邮编:100085
  • 邮箱:hjhx@rcees.ac.cn
  • 电话:010-62923569
  • 国际标准刊号:ISSN:0254-6108
  • 国内统一刊号:ISSN:11-1844/X
  • 邮发代号:82-394
  • 获奖情况:
  • 国内外数据库收录:
  • 俄罗斯文摘杂志,美国化学文摘(网络版),美国剑桥科学文摘,日本日本科学技术振兴机构数据库,中国中国科技核心期刊,中国北大核心期刊(2004版),中国北大核心期刊(2008版),中国北大核心期刊(2011版),中国北大核心期刊(2014版),英国英国皇家化学学会文摘,中国北大核心期刊(2000版)
  • 被引量:27127