改性海绵铁降解四溴双酚A的特性及机理
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

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

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]](https://img.taocdn.com/s3/m/a68664861eb91a37f0115cab.png)
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
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
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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.。