合成针铁矿对壬基酚的吸附和氧化特性研究摘要
近年来,已有大量研究发现自然环境介质中普遍存在内分泌干扰物(EDs),包括土壤、沉积物、大气、地表水、地下水和水生环境,壬基酚(NP)属于EDs中受关注较多的一种污染物。工业生产中,壬基酚作为原料用来生产壬基酚聚氧乙烯醚(NPEOs),同时也是NPEOs水解代谢物;而该类物质属于典型的非离子表面活性剂 ,广泛应用于农业、工业和家庭产品中。由于壬基酚具有有效的雌激素和普遍存在性,因此越来越多的研究者开始关注该类污染物在环境中特定行为。在土壤,沉积物层和分散于水环境中的颗粒物介质中能够经常检测到NP污染物。由于针铁矿是土壤-水系统土壤介质和胶体颗粒介质中最为丰富的矿物氧化物,因此本研究工作中主要阐述了污染物壬基酚(NP)与针铁矿之间的相互作用机制。本研究中,针铁矿矿物合成方法采用碱性沉淀法(碱性Fe3+系统),并利用该方法合成的针铁矿矿物首次研究了壬基酚(NP)在其上的吸附行为及氧化机制。利用X-射线衍射(XRD) ,傅里叶变换红外光谱(FTIR) ,N2吸附方法的布鲁诺尔 - 埃米特 - 特勒(BET )和透射电子显微镜(TEM)对研究中合成的针铁矿矿物的形态和结构特征进行了详细的表征。表征结果表明,合成的纳米矿物外观呈针状或针形,具有高比表面积(93.8 m2?g-1)。通过序批式室内实验研究了壬基酚(NP)在合成矿物(针铁矿)中的吸附和氧化行为,在利用液相色谱(HPLC)和气相质谱(GC-MS)分析和检测氧化降解产物前,采用二氯甲烷(CH2Cl2)液—液萃取(LLE)和预浓缩方法处理样品。平衡点吸附动力学的影响在一定范围内改变吸附剂剂量和振荡的吸收动力学观察特别是在较低的固/液比来表示的吸附机理可能已经与像降解等化学过程有关。结果表明,吸附动力学中假二级动力学模型能够更好的描述壬基酚在针铁矿矿物中的吸附行为。同时利用线性和非线性(包括Freundlich和Langmuir模型) 模型对吸附等温线进行了分析,发现在较低pH条件下,线性模型优于其它模型;然而在高pH值时,Langmuir模型更为适合,该吸附行为属于单层覆盖过程。另外,探讨了壬基酚在针铁矿中吸附行为影响因素,包括pH,离子强度和有机质。 结果表明,离子强度对壬基酚在矿物质上的吸附行为影响非常复杂,而有机质(草酸)表现出抑制作用。ΔG的正值表明该吸附过程是不自然的本质和ΔH的负值表明NP吸附的放热性质上的针铁矿。 NP的变换由针铁矿,伴随着Fe2+ 的释放和副产品的主要反应,十五烷酸,被确定和暂定的途径已经提出。鉴于针铁矿是土壤和沉积物广泛,本研究表明,非生物衰减由针铁矿可能在自然环境有助于耗散NP。
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