有机配位体对锌粉脱氯降解四氯化碳的影响作用研究

摘要

采用商业微米级零价锌作为还原剂,对有机氯化物进行脱氯处理,是一种有效的处理手段。本文选择四氯化碳为目标污染物,研究了有机配位体协同微米级锌粉脱氯降解四氯化碳的反应动力学及作用机理。
　　 本论文分为两部分:
　　 第一部分:以四氯化碳的去除率和脱氯率为指标,考察了柠檬酸对锌粉脱氯降解四氯化碳的影响。单独锌粉存在下,由于锌粉表面很快形成氧化层,阻碍反应的进行,导致四氯化碳的去除率和脱氯率很低。加入柠檬酸后,体系能够维持相对稳定的pH,柠檬酸与溶液中的Zn(Ⅱ)配位阻止了锌粉表面氧化膜的生成,Zn(0)表面的活性位点可以持续地暴露给目标物,促进了反应的进行。在3.5-7.5的pH范围内研究了柠檬酸对四氯化碳分解的影响,发现有柠檬酸存在时在所有的pH条件下四氯化碳几乎能完全去除,而且四氯化碳的脱氯降解主要发生在反应前10min内,不同pH条件下75％-95％的四氯化碳被去除。反应最佳pH为5.5,脱氯率达到了82.4％。反应的混合物用气相色谱/顶空进行分析,产生的Cl-浓度通过比浊法检测。结果表明,氯仿和二氯甲烷作为主要的中间产物在整个反应过程中能观察到的浓度比较低,说明柠檬酸加入后四氯化碳顺序并联的快速降解,很可能甲烷先于中间产物产生。
　　 第二部分:在25℃和初始pH=4.5条件下,研究了四种配位体(EDTA、苹果酸、酒石酸、草酸)对微米级锌粉降解四氯化碳的影响。结果表明:有机配位体存在下,四氯化碳的去除率和脱氯率显著提高。当EDTA存在时,Zn(0)对四氯化碳的还原降解在很宽的pH范围内都有良好的效果；而在酒石酸存在下,Zn(0)对四氯化碳的还原降解受pH的影响较大,当pH≤4.5时,四氯化碳去除得很快,当pH≥5.5时只能观察到微弱的脱氯降解。有机配位体的加入显著改善了锌粉脱氯降解四氯化碳的效果,它们与Zn(Ⅱ)配位形成稳定可溶的配合物从而阻止锌粉表面氧化膜的生成。