次氯酸钠氧化降解水杨酸的反应研究
近年来药品和个人护理用品(PPCPs)类污染物向环境中的排放量越来越大，而传统污水处理的工艺对这类污染物的降解效果并不明显，导致了PPCPs类物质在水体环境的中的含量一直在增长，呈现出了一种假持续性现象，从而受到了人们的关注。水杨酸具有许多药理作用，可以消炎抗菌，可以作为防腐剂，在医药和化妆品等行业中被广泛的使用，目前于多种水环境中均已检测出水杨酸类的污染物。水杨酸对眼睛有刺激性，皮肤如果持续性的接触到高浓度水杨酸可能会被灼伤，短时间内反复接触水杨酸也可能引发皮炎。水杨酸也可以刺激人体呼吸系统，引发咳嗽或着肺部和胸部的不适;当人体摄入水杨酸时，会对肠胃与粘膜产生刺激;水杨酸可以和机体内的白蛋白质产生反应，引发水杨酸中毒，导致肾损害等。次氯酸钠是一种具有强氧化性的氧化剂，使用方便安全，易于储存，被广泛的用于有机物氧化和污水消毒。本文主要探讨次氯酸钠氧化水杨酸的降解反应，以及反应的影响因素和产物毒性。 本文研究了以次氯酸钠作为氧化剂来氧化水杨酸的氧化降解效果，结果显示，次氯酸钠可以有效地氧化降解水杨酸。分别以水杨酸与次氯酸钠作为单一变量时，次氯酸钠氧化去除水杨酸的反应均显示为假一级反应，既其氧化过程可以近似的看作符合二级反应的动力学模型。增大次氯酸钠有效氯的浓度有利于加快反应的进行，然而增大水杨酸的浓度，表观反应速率常数会减小。pH对该反应有着非常大的影响，反应速率常数会随着pH值的减小而增大。反应体系的温度对于整个反应的过程有着较大的影响，其影响符合范特霍夫规则，次氯酸钠氧化降解水杨酸反应的表观活化能Ea=43.22 k J·mol-1，反应温度越高，氧化降解去除效果越好。通过测定反应过程的TOC发现，水杨酸被次氯酸钠氧化降解生成CO2、H2O以及一部分难以矿化的有机物。明亮发光杆菌的毒性测试，其结果表明，在整个反应的过程中，反应系统的毒性是在不断变化的，初始样品的抑制率高，毒性最强;，反应进行到最后，抑制率很低，毒性很小;中间过程中随着时间的推移毒性的强弱会产生波动。 论文同时还研究了水中共存物质对次氯酸钠氧化水杨酸的影响。结果表明，亚硝酸根离子会同次氯酸钠发生反应，从而降低水杨酸的降解反应，水杨酸的降解速率随着 NO2-浓度的增加而减慢。锌离子和硫酸根离子以及吐温-80对于该反应没有明显效果，基本上不影响反应的降解速率。铜离子和溴离子可以影响该反应，当溶液中含有一定浓度的铜离子和溴离子时，反应速率会加快，且反应速率常数随着Cu2+和Br-浓度的增加而增大。腐殖酸的存在会抑制次氯酸钠氧化水杨酸的反应，且抑制效果随着其浓度的增大而增加。十二烷基苯磺酸钠(SDBS)对于此反应会产生一定的影响:在低浓度范围内的SDBS可以促进次氯酸钠氧化水杨酸的反应，反应速率常数会随着SDBS的浓度的升高而变大，在SDBS浓度达到一定的大小后，其对反应的促进效果会减小甚至没有促进效果。
污水处理;水杨酸;次氯酸钠;反应动力学;消毒工艺;氧化降解
河南师范大学
硕士
环境科学
刘国光
2015
中文
X703.5
74
2015-12-29（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）