催化还原技术处理水溶液中氯代有机物的实验研究

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1、催化还原技术处理水溶液中氯代有机物的实验研宄Dechlorinationofchlorinatedorganicmatterinaqueoussolutionbycatalyticreduction吴德礼马鲁铭（同济大学环境科学与工程学院城市污染控制国家工程研宄屮心，上海，200092）摘要：以四氯化碳和四氯乙烷为代表物，研究了水溶液中氯代烷烃的催化还原脱氯技术，使用的还原剂为废铁刨花并添加催化剂和极化材料，结果表明该方法能使氯代有机物的毒性。探讨了冇机物浓度对反应速率的影响，并分析了还原脱氯速率和反应中间产物，四氯化碳的反应产物主要是二氯甲烷，而1,1,2,2-四氯乙烷的主要反应产

2、物是二氯乙烯。氯代有机物直接得到电子而发生还原脱氯是其主要反应机理。关键词：含氯有机物；还原脱氯；催化还原；零价铁。随着社会的发展和工业化水平的提高，废水中的有机物种类越来越多，而XL也越来越难处理。废水中难降解冇机物的处理和工业废水的脱色研究是当前污水处理中的难点的热点，0前，常规的生化处理主法都不能很好的解决这些问题。1催化还原技术传统的好氧生物处理、高级氧化技术等废水处理方法都是将冇机污染物氧化，使之彻底降解为《）2和礼0。但有些有机污染物由于其电负性很强，是很难被氧化的，况i人多数降解冇机污染物对生物都是冇毒性的，因此生物氧化法降解冇机物也就冇其很人的局限性。而高级氧化技术由

3、于其机理的不完善性和昂贵的价格，一直未能得到很好的生产性应用，大多还只是处于实验室研究阶段。所以含难降解冇机物废水的处理和工业废水的脱色成为废水治理中的一个难点。在国外曾经有人利用还原铁粉处理有毒难降解废水，取得了不错的效果。N.Melitast等［1］研究了含砷酸盐废水的处理，SangkilNam等［2］研究了很多种偶氮染料废水的脱色，C.Grittini等131研究了用铁、钯二相金属体系处理含多氯联苯废水，八.61^什等［4］利用单质铁研究了胺甲萘的还原降解，G.F.Slater等［5］进行了在铁粉存在下，三氯乙烯的还原脱氯研究，都取得了很好的处理效果。同济大学城市污染控制国家工

4、程研究中心提出的“高级催化还原技术”己被列入国家863计划，该方法利用金属加工厂产生的废铁刨花做还原剂，废铜刨花做催化剂，还原废水中的一些难降解物质和显色物质，从而使废水能很好的脱色，并人大提高了废水B0D/C0D的值，使难降解废水很容易生化处理，是工业废水脱色和预处理的一种很好的方法16］。经过实验机理分析，证明在该方法中确实是还原反应在起作用。在该反应体系中，铁单质为电子供体，有机物为电子受体。冇机物通过得到电子，加氢还原，破坏其原冇的官能闭，如碳双键的断开、偶氮键的加氢还原，硝基还原为胺基、含氯冇机物中氯原子的脱除等，从而冇机物失去显色基闭或分解为小分子物质，复杂冇机物变为简单

5、冇机物。从而降低冇机物的毒性，使其易于降解处理。在研究含氯冇机物的还原脱氯实验过程中，通过检测溶液中的cr浓度和气相色谱-质谱联用仪分析，证明催化还原技术对含氯有机物有很好的脱氯作用，能迅速使高氯化度有机物降解为低氯化度有机物。1实验材料和方法1.1实验材料和试剂实验材料主要是机械加工厂生产的废料铁刨花和铜刨花以及500mL广门瓶等。试剂主要为四氯化碳、1，1，2,2-四氯乙烷，试剂均为分析纯。1.2实验方法将从机械加工厂取来的铁刨花和铜刨花进行除油处理后，再用高纯水淸洗，通过使用硝酸汞滴定法检测至淸洗液屮无氯离子为止，然后将其烘干。称取一定量的烘干后的铁刨花和铜刨花（两者按一定的比

6、例称取），将其混合均匀后装入500mL广门瓶屮，并将其压实，表观密度约为O.5kg/L。受试溶液分别用四氯化碳和1，1，2,2-四氯乙烷与蒸馏水配制而成，其质量浓度均为350mg/L。溶液配置好以后将其加入500mL广门瓶屮，每瓶加入350mL,然后用包有聚四M乙烯膜的橡皮塞将瓶门塞紧，放入摇瓶柜屮以恒定速度摇动，温度控制在25'C。定期取样分析溶液屮的氯离子浓度变化并用GC/MS测定分析反应产物。氯离子的测定使用硝酸汞滴定法，反应产物的定性的定量使用气相色谱-质谱联用仪测定。GC/MS检测条件：检测仪器为FinniganVoyager气相色谱-质谱•联用仪;色谱柱为DB-5石英毛细

7、管柱（30mX0.25mm,0.25Mm）;柱温50°C（保持2min）-200°C（保特2min）;升温速度15°C/min;汽化温度250°C;载气（流量）为He（1.0mL/min）；分流比为100:1;进样量0.5PL;质谱仪为EI源，电子會泛量70EV，源温200°C;标准库为NIST库。2结果与讨论2.1还原脱氯反应随时间的变化关系2.1.1四氯化碳（CC14）图1CC14溶液中C1-浓度随时间的变化关系cci4的脱氯一开始非常迅速，但随着时间