改性海绵铁降解四溴双酚A的特性及机理

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四溴双酚-A的降解性和毒性研究进展

四溴双酚-A的降解性和毒性研究进展

前 全 球 用 量 最 大 的 溴 化 阻 燃 剂 。 由于 它 的 大 量 使 用 和 生 物 富 集 性 , 经 在 多 种 环 境 介 质 和 生 物 样 已
品 中被的 化 合 物 。本 文 综 合 了 国 内 外 相 关 研 并 究, 对其 生物 降解 、 降 解 性 及 毒 理 性 进 行 了 综 述 。 光
作 者 简 介 : 艺 聪 (9 7一) 女 ( 族 ) 河 南 洛 阳 人 , 央 民族 大 学 生 命 与 环 境 科 学 学 院 环 境 科 学 专 业 , 士 研 究 晋 18 , 汉 , 中 硕
生 , 究方 向: 境化学. 研 环 .
中 央 民族 大 学 学 报 ( 自然 科 学 版 )
在 18 9 9年 , ake 就 已经 对土壤 、 流沉 积 物 、 等 媒 介 中 T B A 的生 物 降解 能 力 进 行 了 实验 , 果 Fcl r 河 水 BP 结 表 明 , 论在 好氧还 是厌 氧条件 下 ,B P 无 T B A都会 以不 同 的速率 降解 , 物半 衰 期大 概 为 6 生 0多 天 . 中在 其
阻燃 剂之 首. 是 由于 B R 在生 产及 使用过 程 中可能 造成 的环境 危 害 , 盟 已经 宣 布从 2 0 但 Fs 欧 0 6年 7月 1
日起 开始 在 电子产 品中停止 使用 B R . 而 由于 B R F s然 F s的卓 越 性 价 比 , 在全 球 其 他 一些 地 区今 后一 其 段时 间 内仍会 被 广泛应 用 , 近期 用量 可能还 会有 所增 长 。J 且 . 由于 T B A可 通过 制造业 以及 各种 纺织 和材料 的处 理或循 环 利用 释放 到环境 中 , 年来 的有 关研 BP 近 究认 为 T B A是潜 在 的持 久性 、 BP 生物 累积 性 和毒 性 的化 合 物 。 被 认定 是 一 种 新 的 “ O s 因此 ; , P P ”.

四溴双酚A还原工艺研究

四溴双酚A还原工艺研究
盐 科学 与 化工
J o u r n a l o f S a l t S c i e n c e a n d C h e mi c l a I n d u s t r y
第4 6卷
第 8期
2 0 1 7年 8月
四 溴 双 酚 A还 原 工 艺 研 究
韩 以群 , 刘朝 晖
物含 有 一定 的有 机 副 产 物 , 同时 还 有 过 量 的溴 素 和 双氧 水存 在 。需 要 寻 找 合 适 的 还 原 漂 白剂 予 以 处
理 。 目前 应 用最 为广 泛 的还 原漂 白剂 是 亚硫 酸钠 。
目前 , 国 内四溴 双酚 A还 原 工 艺 每批 次 加 入 的
1 亚硫 酸钠 漂 白原理 亚硫 酸钠 漂 白的原理 是 亚硫 酸或 亚硫 酸 氢盐 与 双键 加成 , 使 吸收可长波光 的结构 ( 一 般 是 双 键 共 轭结构) 被 破 坏 。所 以 , 在 酸 性 条 件 下 亚 硫 酸 和 亚 硫 酸 氢盐 由于化 学平衡 , 浓度显 著 , 显示 了较好 的还 原 漂 白性 能 。亚 硫 酸 钠 主 要 通 过 其 对 四溴 双 酚 A
S t u d y o n Re d u c t i o n T e c h n o l o g y o f T BB A
HAN Yi—q u n.L I U Zh a o—h u i
( T i a n j i n C h a n g l u H a n g u S a h w o r k s C o . , L t d . ,T i a n j i n 3 0 0 4 8 0 ,C h i n a )
Ab s t r a c t : As a w i d e l y u s e d b r o mi n e l f a me r e t a r d a n t ,T B B A h a s ma n y a d v a n t a g e .b u t t h e r e .

四溴双酚a归类依据

四溴双酚a归类依据

四溴双酚a归类依据1.引言1.1 概述概述部分内容:四溴双酚A,又称BPA-B or tetrabromobisphenol A,是一种广泛应用于工业和生活领域的化学物质。

它属于双酚类化合物,通过在双酚A (Bisphenol A)分子中引入四溴基团而得到。

四溴双酚A具有优异的物理性质和化学稳定性,因此被广泛用作阻燃剂、稳定剂和增塑剂。

这种化合物具有许多独特的特性,其中最突出的是其出色的耐热性和耐化学腐蚀性。

由于其分子中四溴基团的存在,四溴双酚A具有优异的阻燃性能,能够有效地抑制火焰和防止火灾的蔓延。

此外,它还具备优异的电气绝缘性能,被广泛应用于电子电器、建筑材料和汽车制造等领域。

在工业制造中,四溴双酚A被广泛用作塑料、涂料和胶粘剂的添加剂。

由于其可在高温条件下保持稳定,使其成为制造高温耐久性产品的理想材料。

此外,四溴双酚A还被用作油田和石油化工行业中的稳定剂和抗氧化剂,能够延长产品的寿命和保持其性能稳定。

然而,尽管四溴双酚A在许多领域中发挥着重要作用,但其潜在的环境和健康风险也引起了人们的关注。

随着科学研究的深入和对其影响的不断认识,人们逐渐意识到了其在环境中的潜在危害。

因此,对四溴双酚A 的正确归类和合理使用变得尤为重要。

本文将通过探讨四溴双酚A的定义、特性和应用领域,进一步阐述其归类依据。

通过对其物理性质、环境影响以及相关法规的介绍,旨在为相关从业人员提供合理和可靠的指导,确保四溴双酚A的安全应用和环境友好性。

文章结构部分主要介绍了整篇文章的组织结构和内容安排。

本文按照以下方式进行了组织:1. 引言:介绍了本文的背景和目的,以及整篇文章的结构。

1.1 概述:概括性地介绍了四溴双酚a的相关背景信息。

1.2 文章结构:本节主要内容,将详细介绍整篇文章中各个部分的结构和内容安排。

1.3 目的:阐明了研究四溴双酚a归类依据的目的和意义。

2. 正文:本节是文章的主体部分,具体分为两个小节,分别介绍了四溴双酚a的定义和特性,以及它的应用领域。

紫外降解四溴双酚A影响因素及动力学研究

紫外降解四溴双酚A影响因素及动力学研究

p H:1 2时 T B A 的 降解 情 况 ,经 紫 外 光 照 5 h 1 1 试 剂与材 料 BP , . 等 研 究 了 T B A在 紫 外 光 照 射 下 的 光 转 化 作 四溴 双酚 A粉 末 ( 9 , 谱纯 , 京西 亚试 剂有 限 BP 9% 色 南
用 ,通过 G C—M S分 析 以及 与综 合 参 照化 合 物 比 公 司 )其他 试剂 ( a H、 :O 、 a O 、 酸 盐 ) 、 N O H S N HC 磷 较分 析 ,确 定 T B A 的降解 产 物 主要 有 异丙 基 苯 均为分 析纯 。试 验 用 所 有 储 备 液 及 溶 液 均 用 超 纯 BP
中图分 类号 :X 0 . 73 1 文献标 志码 :A
四溴 双 酚 A ( B P T B A) 是 溴 素 阻 燃 剂 之 一 , 较 稳定 的双酚 A ( P ,然 后在 革 兰 氏 阴性 好氧 B A) 广 泛应用 于环 氧 树 脂 、聚 酯 树 脂 、酚醛 树 脂 等 产 菌 的作 用 下将 B A在好 氧 环境 中进行 矿 化 。但 是 P 品 中。随着 T B A 的广泛 使 用 ,由其 引起 的 环境 以上 研究 都 是 基 于 自然 环境 中痕 量 条 件 下 的 ,针 BP
t h H r oh 等 利 用 U / i2 合 工艺 研究 在 o i oi si s k V TO 组
能 够 完 全 降 解 的 为 4 % ~6 % 。Jh n E is n 5 0 oa r s ko
1 试验 部 分
甲醇 ( P C G a e Fse c nic色 谱 纯 ) H L rd , i rS i t h e f i 、
酚 的 3种 衍 生 物 。另 有研 究 显 示 ,T B A在 厌 水配制 ( BP 电导率 1. 82MS・ m~, 用 Miioe装 c 采 lpr l 氧条件 下 ,逐 渐 脱 溴 ,最 后 形 成 在厌 氧 条件 下 比 置制备 ) 。

一种高效降解四溴双酚A的复合材料及其制备方法和应用方法[发明专利]

一种高效降解四溴双酚A的复合材料及其制备方法和应用方法[发明专利]

专利名称:一种高效降解四溴双酚A的复合材料及其制备方法和应用方法
专利类型:发明专利
发明人:谷成,王超
申请号:CN201610439211.4
申请日:20160617
公开号:CN106111204A
公开日:
20161116
专利内容由知识产权出版社提供
摘要:本发明公开了一种高效降解四溴双酚A的复合材料及其制备方法和应用方法,属于持久性有机污染物降解领域,解决了现有的降解方法存在能耗高,操作复杂以及容易形成二次污染等问题。

本发明以镁铝层状双金属氢氧化物(LDH)为载体负载FeB*,通过离子交换实现FeB*的负载,与游离态FeB*相比较,通过离子交换作用得到的复合材料FeB*‑LDH除了提高TBBPA的去除、脱溴以及矿化速率之外,还实现了FeB*与水溶液的分离从而提高了FeB*的重复利用性。

申请人:南京大学
地址:210023 江苏省南京市栖霞区仙林大道163号
国籍:CN
代理机构:南京知识律师事务所
代理人:蒋海军
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一种降解水中四溴双酚a的方法及系统

一种降解水中四溴双酚a的方法及系统

一种降解水中四溴双酚a的方法及系统四溴双酚A(TBBPA)俗称八溴醚,是目前比较常见的一种溴类阻燃剂。

TBBPA可以通过制造业或各种材料的处理等释放到环境当中去,是一种潜在的持久性、生物积累性和毒性化合物。

TBBPA,尤其是它的衍生物,对生态系统的毒性研究已经引起日益广泛的关注,极有可能成为“21世纪的PCBs”,并将成为今后研究的热点。

常规的四溴双酚A的降解方法包括三种紫外光线照射降解、微生物降解以及高温焚烧等。

对于第一种方法紫外光线照射降解,其缺陷是降解时间长,并且难以降解彻底。

对于第二种方法微生物降解,其缺陷是四溴双酚A 的毒性容易导致微生物死亡,且同此紫外光类似,其降解时间也比较长,不同条件下其降解半衰期一般在几天到几个月之久,并且难以降解彻底。

对于第三种方法高温焚烧,由于四溴双酚A化学性质比较稳定,不但不能被燃烧分解,反而会产生剧毒二噁英化合物,并且针对包含四溴双酚A的水溶液,采用焚烧的方法也非常不方便。

因此,如何对四溴双酚A进行高效地降解是行业内技术人员都非常关心的问题。

四溴双酚_A及其环境问题

Abstr act: Tetrabromobisphenol-A (TBBP-A) is the most widely used brominated flame retardant in the world. It is a kind of potential environmental endocrine disruptor, similar to the persistent organic pollutants. It can accumulate in the environment and biota and it has adverse effects on the environment and the living creature, such as disrupting the action of hormones related to the skeleton and brain development. Research progresses on TBBP-A, including toxicology, analysis methods, were reviewed in this paper.
1 环境介质中 TBBP-A 的含量 1.1 土壤和底泥中 TBBP-A 含量
目 前 , 不 同 国 家 的 土 壤 和 底 泥 中 TBBP-A 含 量 已 有 报 道 。
基金项目 : 国 家 自 然 科 学 基 金 资 助 项 目 ( 20507023) ; 中 央 民 族 大 学 211 工程重点科研项目和中央民族大学青年教师科研基金项目( CUN30A)
既然已经有 TBBP-A 普遍存在于环境介质、人体及生物体 内的相关研究, 因此检测环境介质、人体及生物体内 TBBP-A 含 量则刻不容缓。

一种四溴双酚A的制备方法[发明专利]

[19]中华人民共和国国家知识产权局[12]发明专利申请公开说明书[11]公开号CN 1623970A [43]公开日2005年6月8日[21]申请号200310117025.1[22]申请日2003.12.04[21]申请号200310117025.1[71]申请人深圳市嘉纳尔科技有限公司北京分公司地址101103北京市通州区永乐开发区[72]发明人杨振江 [74]专利代理机构北京正理专利代理有限公司代理人王德桢[51]Int.CI 7C07C 39/24C07C 37/62权利要求书 2 页 说明书 5 页[54]发明名称一种四溴双酚A的制备方法[57]摘要本发明涉及一种四溴双酚A的制备方法,它是将双酚A溶解于乙醇溶剂中形成双酚A的乙醇溶液,然后在双酚A的乙醇溶液中加入催化剂,在10~40℃的温度条件下,将溴滴加到双酚A的乙醇溶液中,双酚A部分溴化并产生溴化氢,在上述溶液中滴加加入过氧化氢,使产生的溴化氢氧化为溴,继续参加双酚A的溴化反应,将反应液升温到70~80℃进行强化溴化反应,高温溴化反应时间是20~120分钟,把所述反应液冷却到10~30℃,真空吸滤,滤饼先后用乙醇溶液和去离子水进行洗涤;将洗涤后的滤饼在60~90℃的温度下进行干燥后,即为本发明方法产品四溴双酚A;本发明方法在生产反应过程中不产生溴代甲烷,且四溴双酚A的产品质量好,溶剂乙醇的回收率高,节约溴资源,生产安全。

200310117025.1权 利 要 求 书第1/2页 1、一种四溴双酚A的制备方法,其特征在于:(1)、将双酚A溶解于乙醇溶剂中形成双酚A的乙醇溶液,双酚A与乙醇的重量比为1∶1~9,然后在双酚A的乙醇溶液中加入催化剂硫酸,该催化剂加入量为双酚A乙醇溶液重量的0.5-20%;(2)、把溴加到双酚A的乙醇溶液中,加入量与双酚A的重量比为,双酚A∶溴=1∶2~2.5,溴化反应温度保持在10~40℃,溴的滴加时间为0.5~3小时,此时双酚A部分溴化并产生溴化氢;(3)、在上述溶液中加入过氧化氢,使产生的溴化氢氧化为溴,继续参加双酚A的溴化反应,直到溴化反应完成或溴耗尽,上述过氧化氢的加入量与双酚A的重量比为,双酚A∶过氧化氢=1∶2.0~2.5,其氧化溴化过程的反应温度保持在10~40℃,过氧化氢的滴加时间为0.5~3小时,直至上述反应完成;(4)、上述低温溴化反应完成后,将反应液升温到70~80℃进行强化溴化反应,高温溴化反应时间是20~120分钟;(5)、把反应液冷却到10~30℃,真空吸滤,滤饼先后用乙醇溶液和去离子水进行洗涤;(6)、将洗涤后的滤饼在60~90℃的温度下进行干燥后,即为本发明方法产品四溴双酚A。

四溴双酚a分子量

四溴双酚a分子量
四溴双酚A(TBBPA)是一种常见的阻燃剂,广泛应用于电子产品、建筑材料和塑料制品等领域。

它的分子量为543.66克/摩尔,具有较高的热稳定性和阻燃效果。

TBBPA是一种白色结晶固体,具有强烈的阻燃性能。

它能够在高温下稳定分解,释放出溴离子,与火焰中的自由基反应,阻止火焰的蔓延。

这使得TBBPA成为许多电子产品的理想选择,例如电视、计算机和手机等。

然而,尽管TBBPA在阻燃领域有着广泛的应用,但近年来也引发了一些争议。

一些研究表明,TBBPA可能对环境和人体健康产生潜在风险。

它可能会进入水体和土壤中,并在生物体内积累,对生态系统和生物多样性产生负面影响。

此外,TBBPA还可能与内分泌系统产生干扰,对人体的神经发育和生殖系统功能造成不良影响。

为了减少对环境和人体健康的潜在风险,许多国家和地区已经采取了相应的措施。

例如,欧盟在2017年禁止了TBBPA在电子和电气设备中的使用,加强了对其使用的限制。

此外,科学家们也在寻找替代品,以降低对环境的影响,并保证产品的安全性。

四溴双酚A作为一种阻燃剂,具有较高的热稳定性和阻燃效果。

然而,它也存在一些潜在的环境和健康风险。

我们应该加强对其使用的限制,并寻找更加环保和安全的替代品,以保护环境和人类的健
康。

环境中四溴双酚A降解技术的进展研究

环境中四溴双酚A降解技术的进展研究
陈雨萌;宋志慧
【期刊名称】《环境科学与管理》
【年(卷),期】2016(041)008
【摘要】四溴双酚A(TBBPA)作为一种常见的溴系阻燃剂(BFRs),广泛应用于印刷电路板、绝缘电线以及各种聚碳酸酯塑料中,也是目前全球产量和使用量最大的溴系阻燃剂.由于TBBPA具有持久性,生物累积性和毒性,严重威胁了人类健康和生态系统安全,近年来已经被认定是一种值得探讨与关注的环境内分泌干扰物,TBBPA作为一种新的"POPs问题"成为了目前降解技术研究的热点.通过综合国内外的相关研究,对TBBPA的物理降解、化学降解,生物降解等降解技术进行了综述,并对存在的问题及未来的研究方向进行了讨论与展望.
【总页数】5页(P90-94)
【作者】陈雨萌;宋志慧
【作者单位】青岛科技大学环境与安全工程学院,山东青岛 266042;青岛科技大学环境与安全工程学院,山东青岛 266042
【正文语种】中文
【中图分类】X703.1
【相关文献】
1.四溴双酚A降解技术的研究进展 [J], 李瑛;肖阳;李筱琴
2.洱海表层沉积物与鱼体中四溴双酚A的环境暴露水平 [J], 赵明东;杨苏文;李和
平;徐范范;孙丰超;张娟娟
3.羧基化多壁碳纳米管固相萃取-液相色谱-串联质谱法测定环境水体中四溴双酚A 和双酚A [J], 寇立娟;梁荣宁
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5.PCB废水中四溴双酚A的产生与控制进展研究 [J], 侯铁;吴春雷;陈立春
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第36卷㊀第5期2017年㊀㊀5月环㊀境㊀化㊀学ENVIRONMENTALCHEMISTRYVol.36,No.5May2017㊀2016年11月13日收稿(Received:November13,2016).㊀∗国家自然科学基金(U1401233,21377045,21607048)资助.SupportedbytheNationalNaturalScienceFoundationofChina(U1401233,21377045,21607048).㊀∗∗通讯联系人,Tel:021⁃64251758,E⁃mail:huili@ecust.edu.Correspondingauthor,Tel:021⁃64251758,E⁃mail:huili@ecust.edu.DOI:10.7524/j.issn.0254⁃6108.2017.05.2016111301黄蒸,邓东阳,李辉,等.改性海绵铁降解四溴双酚A的特性及机理[J].环境化学,2017,36(5):1083⁃1089.HAUNGZheng,DENGDongyang,LIHui,etal.PerformanceandmechanismoftetrabromobisphenolAdegradationbymodifiedspongeiron[J].EnvironmentalChemistry,2017,36(5):1083⁃1089.改性海绵铁降解四溴双酚A的特性及机理∗黄㊀蒸1,3㊀邓东阳2㊀李㊀辉1∗∗㊀李良忠2㊀向明灯2㊀于云江1,2㊀刘勇弟1㊀鞠勇明2(1.华东理工大学资源与环境工程学院,国家环境保护化工过程环境风险评价与控制重点实验室,上海,200237;2.环境保护部华南环境科学研究所,广州,510655;㊀3.湖南华菱湘潭钢铁有限公司,湘潭,411101)摘㊀要㊀在超声条件下通过置换反应制备钯海绵铁(Pd0⁃s⁃Fe0)双金属颗粒,采用扫描电子显微镜(SEM)和电子能谱仪(EDS)进行表征.Pd0⁃s⁃Fe0催化还原降解溶液中的四溴双酚A(TBBPA)的实验结果表明,Pd0⁃s⁃Fe0较s⁃Fe0(海绵铁)催化活性高,在pH值为6.7,100mL初始浓度为15mg㊃L-1溶液投加5g负载0.07%钯的改性海绵铁的条件下,反应120min后TBBPA的去除率达到91.5%,且Pd0⁃s⁃Fe0降解TBBPA符合一级动力学规律.经高效液相色谱串联四极杆飞行时间质谱(LC⁃TOF⁃MS)分析鉴定降解产物,明确TBBPA的还原降解途径为TBBPA被脱去1 4个溴生成三溴双酚A㊁二溴双酚A㊁一溴双酚A㊁双酚A.关键词㊀海绵铁,钯海绵铁双金属,四溴双酚A,降解机理.PerformanceandmechanismoftetrabromobisphenolAdegradationbymodifiedspongeironHAUNGZheng1,3㊀㊀DENGDongyang2㊀㊀LIHui1∗∗㊀㊀LILiangzhong2㊀㊀XIANGMingdeng2㊀㊀YUYunjiang1,2㊀㊀LIUYongdi1㊀㊀JUYongming2(1.SchoolofResourcesandEnvironmentalEngineering,StateEnvironmentalProtectionKeyLaboratoryofEnvironmentalRiskAssessmentandControlonChemicalProcess,EastChinaUniversityofScienceandTechnology,Shanghai,200237,China;2.SouthChinaInstituteofEnvironmentalSciences,TheMinistryofEnvironmentalProtectionofthePRC,Guangzhou,510655,China;3.XunanValinXiangtanIronandSteedCo.Ltd(XISC),Xiangtan,411101,China)Abstract:Pd0⁃s⁃Fe0bimetallicparticlesweresynthesizedbyliquidphasereductivedisplacementmethodunderultrasoundandcharacterizedbyscanningelectronmicroscopy(SEM)andenergydispersivespectrometry(EDS).TheresultsofthetetrabromobisphenolAdegradation(TBBPA)byPd0⁃s⁃Fe0indicatedthatPd0⁃s⁃Fe0showedbettercatalyticactivitycomparedwiths⁃Fe0.AtpH6.7,with5gPd0⁃s⁃Fe0particlesin100mL15mg㊃L-1TBBPAsolution,thedegradationefficiencyofTBBPAreached91.5%,andthereactionobeyedthepseudofirst⁃orderkinetics.Throughidentificationofthemajordegradationintermediatesbyliquidchromatographytime⁃of⁃flightmassspectrometry(LC/TOF/MS),thedegradationpathwayofTBBPAwasthroughdebrominationof1 4Bratomstoproducetri⁃BBPA,di⁃BBPA,mono⁃BBPAandBPA.Keywords:spongeiron,palladium⁃loadedspongeiron,tetrabromobisphenolA(TBBPA),degradationmechanism.1084㊀环㊀㊀境㊀㊀化㊀㊀学36卷㊀㊀四溴双酚A(TBBPA)作为一种重要的溴代阻燃剂,已广泛用于电气设备㊁电路板和塑料聚合体中[1].在地表水㊁沉积物和空气扬尘等多种环境介质中,甚至在生物体样品中均已检测到TBBPA的存在,我国的TBBPA环境污染尤为严重[2].经研究表明,四溴双酚A对生物体尤其是水生生物有致毒效应[3],也是一种潜在的激素干扰物,经长期暴露会严重影响大脑和甲状腺的发育.目前降解TBBPA的方法主要有热解㊁光降解㊁生物降解和纳米零价铁还原等方法[4⁃7].各种方法都有较好的效果,但也有不同程度的缺点,例如,热解过程对工艺要求严格且耗能量大,光降解因要求紫外光而限制了其应用,生物法降解时间较长.纳米铁比表面积大㊁还原性能较强,但在应用过程中容易团聚而降低活性,且纳米铁的价格昂贵,降解成本较高.因此,探索研究高效㊁廉价的降解材料处理TBBPA具有重要意义.海绵铁(s⁃Fe0)作为一种新型零价铁材料,具有不易团聚㊁价格低廉等优点,已成功应用于重金属废水㊁染料废水和氯代有机废水等的处理过程[8⁃10].本研究采用超声置换法制备钯海绵铁(Pd0⁃s⁃Fe0)双金属材料,可以高效还原降解TBBPA,并考察了其在不同条件下的降解效果㊁分析了降解机理,为海绵铁在环境污染修复的应用提供理论基础.1㊀材料与方法(Materialsandmethods)1.1㊀试剂和仪器试剂:四溴双酚A,氯钯酸钾购于阿拉丁试剂公司,纯度>99%;甲醇㊁乙腈㊁二氯甲烷均购于上海安谱科技有限公司,色谱纯;海绵铁粒径3 5mm购于北京开碧源贸易有限责任公司;实验用水为超纯水(比电阻18.2MΩ,Milli⁃Q超纯水系统).仪器:扫描电子显微镜(SEM)和X射线能谱(EDS)(S⁃3400N,日本HITACHI);超声波清洗机(SB⁃5200D7,宁波新芝生物科技股份有限公司);高速离心机(SIGMA,4K15);高效液相色谱仪(HPLC,LC⁃20A,岛津公司);高效液相色谱⁃四极杆飞行时间质谱(LC⁃TOF⁃MS,5600,ABSciex,FosterCity,CA).1.2㊀实验方法1.2.1㊀Pd0⁃s⁃Fe0双金属制备将一定量的s⁃Fe0加入到装有30mL盐酸溶液(1mol㊃L-1)的烧杯中,置于超声环境中反应活化3min后用超纯水冲洗,再加入相应量的500mg㊃L-1的氯钯酸钾溶液进行置换反应,溶液由橘黄色变为无色后结束反应,用过量的超纯水冲洗,得到Pd0⁃s⁃Fe0双金属颗粒即用于随后的实验,无需进一步处理.反应方程式如下:PdCl2-6+2Fe0ң2Fe2++Pd0ˌ+6Cl-(1)1.2.2㊀TBBPA还原降解实验TBBPA降解批次实验:以250mL具塞锥形瓶为反应器,每个反应器中加入一定浓度体积为100mL的TBBPA溶液(甲醇ʒ水=4ʒ6,VʒV)和5gPd0⁃s⁃Fe0双金属颗粒,置于超声清洗机(200W,40MHz)中进行降解反应,取样后经离心(5000r㊃min-1,3min),取上清液上机测样.1.3㊀Pd0⁃s⁃Fe0双金属的表征采用扫描电子显微镜(SEM)和X射线能谱(EDS)对新鲜制备的Pd负载量为0.07%的Pd0⁃s⁃Fe0双金属颗粒的表面形貌结构和元素构成进行分析.1.4㊀分析方法1.4.1㊀TBBPA浓度检测四溴双酚A及其副产物采用日本岛津LC⁃20AT型高效液相色谱仪测定,测定条件为:PhenomenexC⁃18(150mmˑ4.6mm;I.D.,5μm)反相色谱柱,UV-Vis检测器,检测波长230nm,流动相乙腈ʒ水=70ʒ30(VʒV),流速1.0mL㊃min-1,柱温30ħ.本实验采用相对浓度C/C0表示不同影响因素对TBBPA的去除效果,C表示t时刻溶液中TBBPA的剩余浓度,C0则表示溶液的初始浓度.1.4.2㊀TBBPA降解产物鉴定反应后的溶液采用二氯甲烷萃取并浓缩后,以高效液相色谱串联四极杆飞行时间质谱㊀5期黄蒸等:改性海绵铁降解四溴双酚A的特性及机理1085㊀(LC⁃TOF⁃MS)检测反应后的产物.色谱分离条件为:采用Agilent1260高效液相系统.色谱柱为WatersXbridgeBEHC18XP(2.1mmˑ50mm,2.5μm),柱温40ħ;流动相A为含5%乙腈的水溶液,B为甲醇;梯度洗脱条件:0 5min为100%A相,5 13min线性变化至50%的A相,13 23min再线性变化至0%的A相,并保持5min,再用2min线性切换为100%的A相,并保持8min.流速为300μL㊃min-1,进样量10μL.质谱条件:电喷雾负离子模式;雾化气55psi,辅助加热气55psi,气帘气35psi,离子源温度550ħ,离子源喷雾电压(ESI)-4500V,去簇电压-80V,碰撞能-35eV.质量扫描范围m/z60 1200.2㊀结果与讨论(Resultsanddiscussion)2.1㊀Pd0⁃s⁃Fe0双金属颗粒的表征Pd0⁃s⁃Fe0双金属颗粒的EDS和SEM结果如图1所示.由EDS图可得知通过液相还原法,Pd已经沉积到s⁃Fe0表面;此外,EDS图表明s⁃Fe0中存在部分杂质元素.由SEM图像可以发现:Pd0⁃s⁃Fe0表面有一定的纹理,表面粗糙,并出现不规则的褶皱,改变了海绵铁表面催形貌.通过ASAP2020(美国麦克公司)测s⁃Fe0和Pd0⁃s⁃Fe0的比表面积(BET).得到s⁃Fe0的BET为1.3564m2㊃g-1,Pd0⁃s⁃Fe0双金属颗粒的BET为1.5612m2㊃g-1,可以推测Pd负载到s⁃Fe0表面可以增大颗粒的比表面积,有利于和TBBPA分子的接触.图1㊀Pd0⁃s⁃Fe0双金属颗粒能谱图和扫描电镜观察结果Fig.1㊀TheresultsofEDSandSEMofPd0⁃s⁃Fe0bimetailicparticles2.2㊀TBBPA降解效果的影响因素2.2.1㊀Pd负载量对还原降解TBBPA的影响将Pd质量比为0.01%㊁0.03%㊁0.05%㊁0.07%㊁0.09%的5gPd0⁃s⁃Fe0双金属颗粒以及5gs⁃Fe0分别加入到装有100mL15mg㊃L-1的TBBPA溶液中,置于超声环境中进行反应.考察Pd负载量对处理效果的影响,结果如图2(a)所示.可知,反应进行120min后,单独s⁃Fe0的去除率为54.3%,Pd负载量为0.01%㊁0.03%㊁0.05%㊁0.07%㊁0.09%的Pd0⁃s⁃Fe0双金属颗粒对TBBPA的去除率分别为57.5%㊁66.5%㊁81.1%㊁91.2%㊁91.5%.可见s⁃Fe0负载Pd后,其反应活性得到增强.这是因为在金属铁表面负载大量细微颗粒Pd,能在反应溶液中形成大量的原电池,微电池的数量随着Pd负载量增加而增加,因微电池的电化学反应速度比金属铁的化学腐蚀更快,通过电化学电极反应产生氢气(反应2 3),从而提高了材料的活性[11,12].对不同Pd负载量与TBBPA还原降解的反应,以-ln(C/C0)对反应时间t进行线性拟合,得到各反应的动力学常数(表1),结果表明Pd具有良好的催化作用,Pd0⁃s⁃Fe0双金属颗粒比单独s⁃Fe0去除TBBPA的反应速率大大增加.且随着Pd的负载量增加,Pd0⁃s⁃Fe0去除TBBPA的反应速率增大.由表1可看出拟合后ln(C/C0)与反应时间呈线性关系,相关系数都大于0.95,相关性较好,说明Pd0⁃s⁃Fe0还原降解TBBPA的过程符合一级动力学.()(2)Fe+2H+ңFe2++H2inacidicsolution㊀环㊀㊀境㊀㊀化㊀㊀学36卷1086()(3)Fe+2H2OңFe2++H2+2OH-inalkalinesolution图2㊀不同影响因素对TBBPA降解效率的影响(a)Pd负载量,(b)TBBPA初始浓度,(c)投加量,(d)初始pH值Fig.2㊀EffectofdifferentreactionparametersonthedegradationefficiencyofTBBPA(a)Pdloading,(b)initialconcentrationofTBBPA,(c)dosages,(d)initialpH表1㊀不同Pd负载量条件下的TBBPA降解反应速率方程和速率常数Table1㊀TBBPAdegradationreactionrateequationsandcorrelationcoefficientsatdifferentPdloadingPd负载量Linearequation动力学常数Pdmassloading/(wt.%)线性方程Linearcoefficient/(R2)Kineticconstant/min-1线性系数0%-ln(C/C0)=0.0066t-0.02600.00660.99730.01%-ln(C/C0)=0.0071t-0.01940.00710.99580.03%-ln(C/C0)=0.0090t-0.02170.00900.99560.05%-ln(C/C0)=0.0139t-0.08740.01390.98850.07%-ln(C/C0)=0.0201t-0.15820.02010.96770.09%-ln(C/C0)=0.0251t-0.23030.02510.96222.2.2㊀溶液初始浓度对还原降解TBBPA的影响采用5gPd负载量为0.07%的Pd0⁃s⁃Fe0双金属分别降解100mL初始浓度为10㊁15㊁20mg㊃L-1的TBBPA溶液,定时取样分析,结果如图2(b)所示.当初始浓度分别为10㊁15㊁20mg㊃L-1的TBBPA反应120min后,TBBPA的去除效率分别达到96.5%㊁91.5%㊁88.4%;单位质量Pd0⁃s⁃Fe0双金属颗粒降解TBBPA的量分别为0.193mg㊃L-1㊃g-1㊁0.275mg㊃L-1㊃g-1和0.354mg㊃L-1㊃g-1.可见,随着TBBPA初始浓度的增加,TBBPA的去除率逐渐下降.然而,单位质量Pd0⁃s⁃Fe0降解TBBPA的量却随着浓度的增加而增加.由此可以推测,Pd0⁃s⁃Fe0还原降解TBBPA包括两个过程:(1)TBBPA分子吸附到Pd0⁃s⁃Fe0颗粒表面,(2)随后在其表面进行催化还原.增大TBBPA的浓度,吸附在金属表面被还原的TBBPA分子数目也增加,从而单位质量Pd0⁃s⁃Fe0降解TBBPA的量增加[13].但是,TBBPA浓度的增大会加剧TBBPA分子对Pd0⁃s⁃Fe0表面活性位点的竞争,且还原产物也会占据表面的活性位点,最终使得去除率降低.同时,浓度增加使得活性位点得到充分利用,因而,单位质量Pd0⁃s⁃Fe0降解TBBPA的量也随之增加.㊀5期黄蒸等:改性海绵铁降解四溴双酚A的特性及机理1087㊀2.2.3㊀Pd0⁃s⁃Fe0投加量对还原降解TBBPA的影响分别采用4g㊁5g㊁6g和7gPd负载量为0.07%的Pd0⁃s⁃Fe0双金属降解100mL初始浓度为15mg㊃L-1的TBBPA溶液,定时取样分析,结果如图2(c)所示,投加量为4㊁5㊁6㊁7g的Pd0⁃s⁃Fe0双金属经120min反应后对TBBPA的去除率分别为84.3%㊁91.5%㊁93.2%和97.8%.可见随着Pd0⁃s⁃Fe0双金属投加量的增加,TBBPA的去除率明显提高.这是因为在反应物TBBPA量一定的情况下,增加Pd0⁃s⁃Fe0双金属能显著增加活性位点和体系中原电池数量,可以产生更多的活性氢[H]与TBBPA发生取代反应[14⁃15],从而提高TBBPA的降解去除率.高珊珊[16]采用银海绵铁(Ag0⁃s⁃Fe0)降解TBBPA的研究表明,投加50g㊃L-1的银(Ag)负载量为3%Ag0⁃s⁃Fe0降解初始浓度为2mg㊃L-1TBBPA溶液,120min内的降解效率为96.34%;经计算发现,投加量相同的情况下,单位质量Pd0⁃s⁃Fe0双金属颗粒降解TBBPA的量(0.275mg㊃L-1㊃g-1)是Ag0⁃s⁃Fe0双金属(0.03854mg㊃L-1㊃g-1)的7倍多.可见,尽管Pd负载量(0.07%)为Ag负载量(3%)的2.3%,Pd0⁃s⁃Fe0双金属的还原催化活性仍比Ag0⁃s⁃Fe0双金属强.2.2.4㊀溶液pH值对还原降解TBBPA的影响将5gPd负载量为0.07%的Pd0⁃s⁃Fe0双金属降解100mL初始浓度为15mg㊃L-1的不同初始pH值的TBBPA溶液,定时取样分析,结果如图2(d)所示.TBBPA初始pH值分别为2.5㊁4.7㊁6.7㊁9.3和11.4时的去除率分别为:82.1%㊁85.1%㊁91.5%㊁74.3%和65.1%.可见,碱性环境不利于Pd0⁃s⁃Fe0双金属降解TBBPA.零价铁双金属体系催化降解卤代有机物的过程包括金属铁的腐蚀㊁还原脱卤及铁的氢氧化物生成等,这些过程都有H2参与[17].溶液中s⁃Fe0和H2O的反应如(2 3)所示,在弱酸性条件下,Fe0具有最高的还原活性,Pd能吸附更多的H2并分解为活性氢原子[H],对TBBPA进行还原降解.在强酸环境中会加速Fe0的腐蚀和析出更多的H2,产生细小气泡吸附在颗粒表面,阻碍TBBPA分子与双金属颗粒接触[18⁃19].在强碱性环境中,Fe2+和OH-会发生反应生成铁的氢氧化物,沉积在双金属颗粒的表面而形成钝化层[20⁃21],覆盖在双金属表面的活性位点,降低其活性,导致TBBPA去除率降低.对不同pH环境中Pd0⁃s⁃Fe0双金属还原降解TBBPA的反应速率常数进行线性拟合,结果表明,在酸性环境中,随着pH值上升TBBPA的去除速率缓慢提高;在碱性环境中,随着pH值升高TBBPA的去除速率显著降低(表2).表2㊀不同初始pH值条件下的TBBPA降解反应速率方程和速率常数Table2㊀TBBPAdegradationreactionrateequationsandcorrelationcoefficientsatdifferentinitialsolutionpHpH线性方程Linearequation动力学常数Kineticconstant/min-1线性系数R2Linearcoefficient2.5-ln(C/C0)=0.0139t-0.07490.01390.97934.7-ln(C/C0)=0.0155t-0.09090.01550.98126.7-ln(C/C0)=0.0201t-0.15820.02010.96779.3-ln(C/C0)=0.0107t+0.06060.01070.963411.4-ln(C/C0)=0.0085t+0.04540.00850.98072.3㊀产物鉴定与去除机制采用LC⁃TOF⁃MS分析TBBPA及其降解产物,结果表明,母体四溴双酚A(TBBPA)m/z为542.7612,保留时间为22.332min;降解产物有:三溴双酚A(Tri⁃BBPA)m/z为462.8485,保留时间为21.605min;二溴双酚A(Di⁃TBBPA)m/z为384.9357,保留时间为20.626min;一溴双酚A(Mono⁃BBPA)m/z为305.0243,保留时间为19.445min;双酚A(BPA)m/z为227.1114,保留时间为18.216min(表3).图3是还原降解体系中反应物TBBPA及其脱溴产物在120min内的峰面积变化图,间接反映出产物浓度的变化.如图所示,产物Tri⁃BBPA浓度先增加并在40min后逐渐降低;Di⁃TBBPA,Mono⁃BBPA,BPA的浓度则在整个反应过程中持续增加.据此判断:在Pd0⁃s⁃Fe0双金属还原降解TBBPA体系中,Pd0和s⁃Fe0可形成原电池以提高铁的腐蚀和H2的产生(反应2 3),同时s⁃Fe0表层的Pd可较好吸附H2并将其活化成[H](反应4).Pd0⁃s⁃Fe0双金属表面具有较高的能量,吸附在Pd0⁃s⁃Fe0双金属表面TBBPA分子受到Pd0⁃s⁃Fe0双金属表面能量的攻击导致C Br键的断裂,通过[H]逐一取代TBBPA分子中脱落的Br(反应5),生成一系列的脱溴产物从而还原降解TBBPA[13].因此,Pd0⁃s⁃Fe0双金属还原降解TBBPA1088㊀环㊀㊀境㊀㊀化㊀㊀学36卷的反应是一个逐级脱溴的过程,即TBBPAңTri⁃BBPAңDi⁃TBBPAңMono⁃BBPAңBPA.表3㊀LC⁃TOF⁃MS鉴定TBBPA的降解产物Table3㊀LC⁃TOF⁃MSidentificationsoftheproductsduringthedegradationofTBBPA产物Products保留时间/min22.33221.60520.62619.44518.216m/z542.7612462.8485384.9357305.0243227.1114图3㊀降解产物峰面积变化图(内嵌为HPLC色谱图)Fig.3㊀Peakareachangeofdegradationproducts(insertisHPLCchromatogram)H2Pdң2H[](4)H[]+T-BrңT-Reduced+Br-(5)3㊀结论(Conclusion)Pd0⁃s⁃Fe0双金属比s⁃Fe0能更好的还原降解TBBPA,且随着Pd负载量的增加,还原降解TBBPA的能力越强.低Pd负载量Pd0⁃s⁃Fe0双金属比高银负载量的银海绵铁双金属还原降解TBBPA的能力有较大提高.弱酸性溶液更有利于TBBPA的降解,降解反应符合一级动力学反应规律.Pd0⁃s⁃Fe0双金属还原降解TBBPA的反应机理为海绵铁腐蚀产生H2并通过Pd激活成[H]逐步取代Br.TBBPA还原降解的主要途径为TBBPAңTri⁃BBPAңDi⁃TBBPAңMono⁃BBPAңBPA.参考文献(References)[1]㊀ALAEEM,ARIASP,SJÖDINA,etal.Anoverviewofcommerciallyusedbrominatedflameretardants,theirapplications,theirusepatternsindifferentcountries/regionsandpossiblemodesofrelease[J].EnvironmentInternational,2003,29(6):683⁃689.[2]㊀LIUK,LIJ,YANS,etal.AreviewofstatusoftetrabromobisphenolA(TBBPA)inChina[J].Chemosphere,2016,148:8⁃20.[3]㊀NYHOLMJR,NORMANA,NORRGRENL,etal.Maternaltransferofbrominatedflameretardantsinzebrafish(DanioRerio)[J].Chemosphere,2008,73(2):203⁃208.[4]㊀ORTUÑON,MOLTÓJ,CONESAJA,etal.Formationofbrominatedpollutantsduringthepyrolysisandcombustionoftetrabromobisphenolaatdifferenttemperatures[J].EnvironmentalPollution,2014,191C:31⁃37.㊀5期黄蒸等:改性海绵铁降解四溴双酚A的特性及机理1089㊀[5]㊀HORIKOSHIS,MIURAT,KAJITANIM,etal.Photodegradationoftetrahalobisphenol⁃A(X=Cl,Br)flameretardantsanddelineationoffactorsaffectingtheprocess[J].AppliedCatalysisBEnvironmental,2008,84(3⁃4):797⁃802.[6]㊀闫梦玥,庞志华,李小明,等.有机蒙脱石负载纳米铁去除溶液中四溴双酚a的研究[J].环境科学,2013,34(6):2249⁃2255.YANMY,PANGZH,LIXM,etal.StudyonorganicmontmorillonitesupportednanoironremovaltetrabromobisphenolA[J].EnvironmentalScience,2013,34(6):2249⁃2255(inChinese).[7]㊀张静,严静娜,郭悦宁,等.阻燃剂四溴双酚A的厌氧⁃好氧生物降解[J].环境化学,2016,35(9):1776⁃1784.ZHANGJ,YANJN,GUOYN,etal.AnaerobicaerobicbiodegradationofflameretardanttetrabromobisphenolA[J].EnvironmentalChemistry,2016,35(9):1776⁃1784(inChinese).[8]㊀JUY,YUY,WANGX,etal.Environmentalapplicationofmillimetre⁃scalespongeiron(S⁃Fe0)particles(Ⅲ):Theeffectofsurfacesilver[J].JHazardMater,2015,299:618⁃629.[9]㊀JUY,LIUX,LIZ,etal.Environmentalapplicationofmillimetre⁃scalespongeiron(S⁃Fe0)particles(Ⅰ):Pretreatmentofcationictriphenylmethanedyes[J].JHazardMater,2015,283:469⁃479.[10]㊀JUY,LIUX,LIUR,etal.Environmentalapplicationofmillimeter⁃scalespongeiron(S⁃Fe0)Particles(Ⅱ):Theeffectofsurfacecopper[J].JHazardMater,2015,287:325⁃334.[11]㊀BOL,ZHANGY,CHENZ,etal.RemovalofP⁃Nitrophenol(PNP)inaqueoussolutionbythemicron⁃scaleiron⁃copper(Fe/Cu)bimetallicparticles[J].AppliedCatalysisBEnvironmental,2014,144(1):816⁃830.[12]㊀WUDL,ZHENGW,WANGHW,etal.EffectofCuonthereductivedechlorinationofchlorinatedhydrocarbonsinwaterbyscrap⁃iron[J].FreseniusEnvironmentalBulletin,2009,18(4):423⁃428.[13]㊀LUOS,YANGS,WANGX,etal.Reductivedegradationoftetrabromobisphenolaoveriron⁃silverbimetallicnanoparticlesunderultrasoundradiation[J].Chemosphere,2010,79(6):672⁃678.[14]㊀YAKHK,BWW,CHENGIF,etal.Reductivedechlorinationofpolychlorinatedbiphenylsbyzerovalentironinsubcriticalwater[J].EnvironSciTechnol,1999,33(8):1307⁃1310.[15]㊀戴友芝,张良长,田凯勋,等.零价铁协同超声波降解2,3,4,6⁃四氯酚的特性[J].环境化学,2009,28(1):49⁃53.DAIYZ,ZHANGXC,TIANKX,etal.Thecharacteristicsofdegradationof2,3,4,6⁃tetrachlorophenolbyzerovalentironassistedwithultrasonic[J].EnvironmentalChemistry,2009,28(1):49⁃53(inChinese).[16]㊀高珊珊.超声辅助海绵铁/银双金属对水中四溴双酚A(TBBPA)的催化还原脱溴研究[D].兰州:兰州交通大学,2013.GAOSS.StudyoncatalyticreductionofTetrabromobisphenolA(TBBPA)inwaterbyspongeiron/silverbimetalliccatalystassistedwithultrasonic[D].Lanzhou:LanzhouJiaotongUniversity,2013(inChinese).[17]㊀FUF,DIONYSIOUDD,HONGL.Theuseofzero⁃valentironforgroundwaterremediationandwastewatertreatment:Areview[J].JHazardMater,2014,267(3):194⁃205.[18]㊀ANDMHR,MANDALTK.Synthesisandcatalyticapplicationofnanostructuredsilverdendrites[J].JournalofPhysicalChemistryC,2007,111:16750⁃16760.[19]㊀WANGX,CHAOC,LIUH,etal.CharacterizationandevaluationofcatalyticdechlorinationactivityofPd/Febimetallicnanoparticles[J].Industrial&EngineeringChemistryResearch,2008,47(22):8645⁃8651.[20]㊀吴德礼,马鲁铭,周荣丰.水溶液中氯代烷烃的催化还原脱氯研究[J].环境化学,2004,23(6):631⁃635.WUDL,MALM,ZHOURF.Studyonthecatalyticreductionofchlorineinaqueoussolution[J].EnvironmentalChemistry,2004,23(6):631⁃635(inChinese).[21]㊀FARRELLJ,KASONM,MELITASN,etal.Investigationofthelong⁃termperformanceofzero⁃valentironforreductivedechlorinationoftrichloroethylene[J].EnvironSciTechnol,1999,34(3):514⁃521.。

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