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当高岭土对上硝基芳香族化合物

时间:2014-05-08 09:50:19

作者:世邦机器

硝基芳香族化合物是染料、医药、化工、农药及有机合成等工业生产中的重要原料和中间体,属于毒性大且威胁人体健康的一类化学物质。硝基苯酚类化合物性质稳定,难以被生物降解,被美国环保局列为“优先控制污染物名单”。高岭土的用途十分的广泛,硝基苯酚上的硝基基团具有强烈的拉电子效应,使得苯环上的电子发生共轭效应,苯环的亲电性增强,易于进攻酶和蛋白质中的羟基、氨基、巯基等带孤对电子的基团,具有潜在的致癌、致畸和致突变性。随着大量化工产品的制造和使用,硝基芳香族化合物通过多种途径进入环境中,由于它的生物难降解性,造成在水体、大气和土壤等介质中不断积累。

孙克文等(2008)研究了高岭土界面亚铁吸附与邻硝基苯酚(2-nitrophenol,2-NP)还原转化的交互作用。高岭土加工设备是比较多且比较复杂的,考察了反应pH值、界面吸附铁密度、反应温度对2-NP的还原动力学的影响。结果表明,吸附态Fe2+为2-NP还原转化的关键物种,高岭土界面Fe2+吸附能明显提高还原反应的反应速率。2-NP的还原转化速率常数随着反应pH值的升高、吸附铁密度的增加、反应温度的升高而增大,lnk与pH值、吸附铁密度、1/T都具有明显的线性关系。2-NP还原转化的活化能为87.15kJ/mol,吸附反应的活化能为18.5kJ/mol。该研究可为土壤矿物界面物理化学与氧化还原的交互反应过程研究提供借鉴。

通过对比不同反应条件下2-NP还原转化的情况,孙克文等发现未添加Fe2+的反应不发生,说明Fe2+为2-NP还原转化的关键物种;均相反应体系中,2-NP的还原转化较为缓慢;添加高岭土后,2-NP的还原转化反应能较快地完成;同时,发现高岭土界面对2-NP的吸附作用很弱。以上结果说明,加入界面物质能够加速2-NP的还原反应。

2-NP在吸附铁界面的还原转化过程是一个界面交互反应。游离的Fe2+与高岭土表面的活性基团结合形成吸附态的Fe物种,有效地降低了Fe物种的还原电位,提高Fe2+物种的反应活性。因此2-NP在Fe2+/高岭土体系中的还原转化速率大于均相体系中的反应速率。当温度和Fe2+浓度一定时,pH值升高fe得溶液中OH-浓度增大,有利于降低高岭土表面的正电荷,增加负电荷密度,高岭土表面产生更多的羟基,有效地增加活性吸附位点,加快Fe2+的吸附,促进Fe2+和Fe(OH)+在高岭土表面的吸附和结合(LiFangstrongai等,2000),有效地促进2-NP的还原速率。温度和pH值一定时,Fe2+浓度增加使得单位活性位点接触到的Fe2+数量增加,提高了界面吸附铁密度,促进2-NP的还原转化。pH值和Fe2+浓度一定时,提高温度,Fe2+的吸附速率加快,活性吸附Fe2+物种增加,加速了2-NP的还原。

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