超聲波-零價(jià)鐵協(xié)同降解氯代有機(jī)物特性及QSAR研究.pdf

1、超聲波-零價(jià)鐵聯(lián)用技術(shù)集超聲高級(jí)氧化、零價(jià)鐵還原于一體，能有效去除廢水中持久性有機(jī)污染物。本文試圖構(gòu)建超聲波/零價(jià)鐵協(xié)同體系（US/Fe0），以氯代有機(jī)物為目標(biāo)污染物，考察兩者的協(xié)同效應(yīng)，系統(tǒng)而深入的研究各主要控制參數(shù)對(duì)該體系中氯代有機(jī)物降解的影響規(guī)律；并以US/Fe0體系水溶液特性為研究對(duì)象，探討兩者協(xié)同作用機(jī)理；引用QSAR研究方法，建立氯代有機(jī)物在協(xié)同體系中的降解活性與分子結(jié)構(gòu)之間的定量關(guān)系模型。
　　 本文選擇三氯甲烷（

2、CHCl3）、1,2,4-三氯苯（TCB）、2,3,4,6-四氯酚（TeCP）為目標(biāo)污染物，考察其在US/Fe0體系中降解速率，證明超聲波與零價(jià)鐵之間存在明顯協(xié)同效應(yīng)，三種目標(biāo)污染物降解速率依次為TCB＞TeCP＞CHCl3。系統(tǒng)研究了Fe0投加量、溶液初始pH、目標(biāo)污染物初始濃度、超聲功率、溶液離子強(qiáng)度對(duì)三種目標(biāo)污染物降解速率的影響，結(jié)果表明：①Fe0量對(duì)三種目標(biāo)污染物在US/Fe0體系中的降解速率影響均存在一最佳值；②其他四個(gè)控制參

3、數(shù)的影響隨目標(biāo)污染物不同而存在不同的影響規(guī)律，其一般性規(guī)律可以歸結(jié)為，pH中性條件對(duì)降解有利、降解速率隨著超聲功率的增大而增大；③綜合各控制參數(shù)對(duì)三種目標(biāo)污染物降解速率的影響，可以推斷CHCl3的降解主要以超聲空化泡內(nèi)熱解為主，F(xiàn)e0還原作用對(duì)TCB的降解有著相對(duì)較大的影響，TeCP的降解則主要以主體溶液中的·OH氧化為主。US/Fe0體系水溶液中pH值、Fe離子、·OH 及H2O2濃度間存在著動(dòng)態(tài)平衡；Fe0量2g·L-1時(shí)體系·OH

4、 及H2O2生成量最大，此時(shí)Fe0對(duì)超聲空化氧化效應(yīng)的促進(jìn)作用最大；pH堿性條件下有利于體系中·OH 及H2O2生成。
　　 在此基礎(chǔ)上測(cè)定了31種氯代有機(jī)物（9種氯代脂肪烴、8種氯苯、14種氯酚）在US/Fe0體系中的擬一級(jí)降解動(dòng)力學(xué)常數(shù)，通過量子化學(xué)計(jì)算手段及相關(guān)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)庫(kù)獲得49種氯代有機(jī)物（18種氯代脂肪烴、12種氯苯、19種氯酚）的31個(gè)分子結(jié)構(gòu)參數(shù)，采用PLS統(tǒng)計(jì)學(xué)方法，建立了穩(wěn)健性好、預(yù)測(cè)能力強(qiáng)的氯代脂肪烴QSAR

5、、氯苯類QSAR、氯代有機(jī)物總體QSAR等四個(gè)模型，并通過模型預(yù)測(cè)出49種氯代有機(jī)物在US/Fe0體系中的降解速率常數(shù)。三類氯代有機(jī)物在協(xié)同體系中的降解速率大體遵循如下順序：氯苯類>氯代脂肪烴類>氯酚類。通過模型分析可以得出：所選擇的31個(gè)分子結(jié)構(gòu)參數(shù)中，描述氯代有機(jī)物中C-Cl鍵性能的電性參數(shù)（分子中最正氫原子電荷、最負(fù)碳原子電荷以及與最負(fù)碳原子相連的Cl原子電荷），描述分子整體性質(zhì)的能量參數(shù)（分子零點(diǎn)能、分子熱能、分子動(dòng)能、分子勢(shì)能