纳米四氧化三铁对2,4-D的降解研究

ｍ／ ｇ Ｌ时降解效率最高，８ 内 ２ ４ Ｄ的降解率可达 ４ ％ ４ｈ ，． ０。
关键词 ： 纳米 Ｆ ３ ； ２，一 ｅ ０４ ４ Ｄ； 降解 中图分类号 ： ３ Ｘ１１ 文献标志码： Ａ ｄ ｉ１ ． ６ ／ｉ ｎ１０ — ５ ４２ １ ．１Ｏ ９ 文章编号 ：０ ３ ６ ０ （０ ００ － ０ ５ ０ ｏ：０３ ９ ．ｓ．０ ３ ６ ０ ．０ ００ ．０ ９ ｊｓ １０ － ５ ２ １） １ ０ ３ － ４ ４
２４一二 氯 苯 氧 乙 酸 亦 称 ２ ４— （ ， ， ， Ｄ ２４一 ｄｃｌｒｐｅｏ ｙｃｔ ｃｄ ， 子式是 ＣＩ０３ｌ分子 ｉ ｏｏｈｎ ｘａｅｉ ａｉ）分 ｈ ｃ ａ６ Ｃ２ － Ｉ ， 量为 ２ １ ９ 化学 结构式 见 图 １ ２． ， ０ 。
Ｃ１ Ｏ
Ｃｌ
图１ ２ ４Ｄ的 分 子 结 构 ，．
２ ４ Ｄ降解 率 的影 响 。 ，一
１ 材料 与方 法 １１ 药品和 试剂 ．
６００
誉 ４０ ０
２ ０ ０
０
０
２
４
６
８
ｌ ０
ｌ ２
２４ Ｄ浓 度 ／ ，． ｍｇ・Ｌ’ ‘
图３ ２４ Ｄ的 标 准 曲线 ，．
Ｆ ｇ． Ｔｈｅｓａ ｉ ３ ｔｎｄａ ｄ ｃ ｒ ｅ ２ ． Ｄ ｒ ｕ ｖ ｓｏｆ ４一 ’
Ｆ３ ｓｇ ｅ ０４ｄｏ ａ ｅ ｏｆ０￣３ ０ｍ ｇ Ｌ．４ ０ ／ ０％ ｏ ４一Ｄ ｏｕ ｄ ｂ ｇ ａ ｄ ａｔ ｒ４ ｆ２， ｃ ｌ ｅ ｄｅ ｒ ｄｅ ｆｅ ８ｈ ｉ ０ｍ ｇＬ ｎａ ｏ—ｓ ａｅ Ｆｅ０ ４ ａ Ｈ ｆ ３ ａ ｄ ｗ ｔ ３０ ｈ ． ｎ ｃ ３ ， ｔｐ ｏ ｌ ｎ
第３ ３卷
第 １期
２１ ０ ０年 １月
Ｉ 诧尉 － ‘ ａ
Ｅｎ ｉ ｏ ｍ ｅ ｔ ｌＳ ｉ ｎｃ ＆ Ｔｅ ｈ ｌ ｇ ｖｒ ｎ ｎ ａ ｃｅ ｅ ｃ ｎｏ ｏ ｙ
ＶＯ ． ３ Ｎｏ １ １３ ．
Ｊｎ ２ １ ａ． ００
纳米四氧化三铁对２４ Ｄ ，一 的降解研究
方 国东， 司友斌
ｄ ｃ ｌ ｒｎ ｔ ｎ Ｄｅ ｒ ｄ ｔ ｎ ｏ ｅ ｈ ｏ ｉ ａｉ ． ｇ ａ ａｉ ｆ２，４ Ｄ ｃ ｅ ｓ ｄ ｗｉ ｎ ｒ ａ ｅ ｏ ｉ ａ ｏ ｃ ｎ ａ ｉｎ ｏ ｏ ｏ 一 ｉ ｒ ａ ｅ ｔ ｉ ｃ ｅ ｓ ｆｉ ｔ ｃ ｎ ｅ ｔ ｔ ｆ２，４ Ｄ ｆＯ ｌ ｍｇ Ｌ ａ ｄ ｎ ｏ ｓ ａｅ ｎ ｈ ｎｉ ｌ ｒ ｏ 一 ｏ ￣ Ｏ ／ ａ － ｃ ｌ ｎ ｎ
第３卷 ３
ＨＬ Ｐ Ｃ色谱图及标准曲线见图 ２ ３ 和 。溶液 中 ２４ Ｄ ，－ 的添加 回收率为 ９％ １５ 符合实验要求。 ５ ０ ％，
还原技术在环境污染治理方面的应用。 纳米金属铁还 原脱氯的机理主要是ｆ ２ １ ：
２ ｅ ＲＣ１ Ｈ＋—＇２ ３ Ｆ。 ＋ 一 Ｒ ＲＨ＋ — 。 Ｃｌ ｆ
的方法 ， 即应 用 还原性 金 属对 ２４ Ｄ 还原 脱氯 而达 到 ，一
基金项 目： 国家 ８３ ６ 计划（０６ Ａ ６ ３６ ； ２０Ａ ０Ｚ ５ ）国家 ９３ １２０ Ｃ ９６０ ）安徽省科技攻关计划（７１３２１ ）安徽 省人才 开发资金 （０７ ０４ ７ 计￣（０７ Ｂ ３６４ ； Ｊ ００００２２ ； ２０Ｚ １ ） 作者简介 ： 方国东 （９３ ） ， １８一 ， 硕士研究生 ， 男 主要从事环境污染防治的研究 ，手机 ）３７６ｏ３（ （ １６５０７５电子信箱 ） ｇｕｄ ｎ１８ ＠ｙｈｏ ｎ ｆ ｇｏｏｇ ９３ ａｏ． ； ｎ ａ ｃ 通讯作者 ，
由 天 津 博 迪 化 工 有 限 公 司 提 供 ，高 效 液 相 色 谱 （ Ｐ Ｃ） 析 所 用 甲醇 为 色 谱 纯 ， ＨＬ 分 其他 药 品试 剂 均 为
ｉｎ ｉ ｒ ａ ｅ ｏ ｎｃ ｅ ｓ ｄ ｗｉ ｄ ｇｒ ｄ ｔｏ ｈ ｔ ｅ ａ ａ ｎ ｏ ２， ４ －Ｄ． Ｉ ｓ ｇｅ ｔ ｄ ｈ ａ ｔ ｅ ｉ ｆ ｔ ｕｇ ｓｅ ｔ ｔ ｈ ｄｅ ｒ ｄａｉ ｎ ｇ ａ ｔｏ ｍ ｅ ｈａ ｓ ｏｆ ｃ ｎｉｍ ２， ４ －Ｄ ｗ ａ ｒ ｄｕ ｔｖｅ ｓ ｅ ｃｉ
Ｆｉ １ ｇ． Ｔｈｅｓｒ ｔ ｅｏｆ２ ４－ ｔｕｃ ｕｒ ， Ｄ
２４ Ｄ纯品为白色晶体 ， ，一 微溶于水 ， 易溶于 甲醇 、 丙酮等有机溶剂 ，在水中的溶解度为 ６ ０ ｇ ，Ｋ ＝ ２ ｍ ／ ｐ ａ Ｌ ２ 。２ ４ Ｄ 是 一 种 常用 的针 对 阔 叶植 物 的 除 草 剂 ， ． ，一 ６ １４ 年美 国人 Ｒ ９１ ．波科尼 发表 了 ２ ４ Ｄ 的合成 方 ，一 法 ，９２年 Ｐ ． １４ ． 齐默尔曼和 Ａ Ｅ希 契科克首次报道 Ｗ ．． ２４ Ｄ用作植物生长调节剂 ， ４ 年美 国农业部报道 ， 一 １ ４ ９
ｉ ｉ ａ ｏ ｃ ｎ ａ ｏ ｆ２． ｎ ｔ ｌｃ ｎ ｅ ｔ ｔ ｎ ｏ ｉ ｒｉ
１ ｍｇ Ｌ． ０ ／
Ｋｅ ｒ ｓ ａ ｏ ｓ ａｅＦ ３ ；２，４－ ｉｈｏ ｏ ｈ ｎ ｘ ａｅｉ ｃｄ（ ，４ Ｄ） ｅ ｒｄ ｔ ｎ ｙ ｗｏ ｄ ：ｎ — ｃ ｌ ｅ０４ ｎ － ｃ ｌｒ ｐ ｅ ｏ ｙ ｃ ｔ ａｉ ２ — ；ｄ ｇａ ａ ｏ ｄ ｃ ｉ
氯离子浓度随着 ２ ４ Ｄ的降解而升高 ，ｅ 对 ２ ４ Ｄ的降解机理是还原脱氯。 当 ２ ４Ｄ初始浓度在 ０ １ ｇ 、 ，＿ Ｆ ，＿ ，＿ — ０ｍ ｔ 纳米 Ｆ ３４ Ｌ ｅ 投加量 ０ ３ ０ ０ ￣０
ｍｇＬ的范围内， ，＿ ２４． Ｄ降解率随初始浓度和纳米 Ｆ 投加量的增加而增大。在 ２４． ｅ ，＿ Ｄ初始浓度为 １ｍｇＬ ｐ ．、纳米 Ｆ ４ ０ ／、Ｈ ３ ０ ｅＤ 投加量 ３ ０ ０
（ 电子信箱 ）ｂｉ ０ ＠ ａ ｏ ． ｍ ｃ 。 ｙ ｓ ０ ２ ｙｈ ｏ ｏ ． ２ ｃ ｎ
诧尉 敢 求
降解的效果。 还原性金属化合物不但可以用于降解含
氯有 机 物 ， 且也 能 还原 去 除 重金 属 （ Ｃ６ ）农 而 如 ｒ等 、 药、 除草剂 、 偶氮染料 、 硝基芳香族化合物 以及硝 酸 盐、 高氯酸盐等多种污染物 ， 因此极大地推动 了金属
２ ＋ ｅ—＋Ｈ２ Ｈ＋ ２ ＿
（ ２
Ｈ Ｃ ——Ｒ ＋ ｌ Ｈ Ｒ ｌ Ｈ Ｃ ＿ ＋
（） ３
０
０５
ｌ
ｌ５
２
２５ ａ ｎ ｒ ｉ
３
３５ ．
４
４５ ．
当 ｐ 过高 时 ： Ｈ
Ｆ ＋０ —÷Ｆ （ ｅ － Ｈ ３ ｌ ０Ｈ） ｅ ３
Ａｂｓ ｒ ｃ ： ｎ — ｃ ｌ ｅ ０４ ｓ ｕ ｅ ｅ ｒ ｄ ｔ ａ ｔ Ｎａ ｏ ｓ ａｅ Ｆ ３ ｗａ ｓ ｄ ｔ ｄ ｇ ａ ｅ ２，４ Ｄ ｑ ｅ ｕ ｏ ｕ ｏ ． ｓ ｌ ｈ ｗｅ ｈ ｔｉｉ ａ ｏ ｃ ｎ ａ ｏ ｆ ２ ｏ 一 ｉ ａ ｕ ｏ ｓ ｓ ｌ ｔ ｎ Ｒｅ ｕ ｔ ｓ ｏ ｄ ｔ ａ ｎ ｔ ｌｃ ｎ ｅ ｆ ｔ ｎ ｏ ， ｎ ｉ ｓ ｉ ｉ
２ ，
的降解率（ ％） ｘ 和残留率（ ％） ｙ 由下式计算 ：
（） ６
（） ７
ｘ％＝ ｅ 一 Ｉ 。 ０ ％ （ ０ Ｃ ） Ｃ ×１ ０
ｙ ／ ０ ０ ％＝ Ｃ Ｘ１ ％ ０
２ ４ Ｄ由 Ｓｇ ａ Ａ ｄ ｃ ，一 ｉ — ｌｉ ｍ ｒ ｈ公 司提供 （ 纯度 大于 ９． ， ９ ％）纳米 Ｆ３ ９ ｅ 由南京工业大学合成 ， ０ 微米 Ｆ ３ ｅ ｏ
（ 安徽农业大学资源与环境学院 ， 安徽
摘
合肥
wenku.baidu.com
２０３ ） ３ ０ ６
要： 采用纳米 Ｆａ ４ ｅ 降解溶液 中的 ２４Ｄ， Ｏ ， ． 考察了 ２ － ， Ｄ初始浓度 、 纳米 Ｆ３ ｅ ） 的投加量 、 （ 溶液 ｐ Ｈ对 ２ ， 降解效率 的影响 ， Ｄ 并探
讨 了 ２４Ｄ的降解 机理。实验结果表明，ｅＤ对 ２４Ｄ有明显 的降解作用 ， ，－ Ｆ ４ ， ＿ 纳米 Ｆ３ ｅ 的降解效果优于微米级 Ｆ３４ ０ ｅ ， ０ 降解过程中溶液 中的
８ ０ ０
数 的有机氯化物都是含有苯环的电子受体 ， 很容易得 到电子脱去氯离子［ ３ １ 。此外 ， 铁本身是环境友好物质 ， 使用后不会对环境造成大的负面影响。 本研 究 以纳米 Ｆ３ 为还 原 剂 ，探 讨不 同 ｐ ｅ 做 ０ Ｈ 条 件 、 ，一 初 始 浓 度 、纳 米 Ｆ３４ 投 加 量 等 对 ２４Ｄ ｅ 的 ｏ
４一 ， ｐ Ｄ Ｈ ａ ｄ ｎ ｏ— ｃ ｅ Ｆ ａ ｏ ａ ｅ ｎ ａ ｎ ｓ ａ ｅ Ｏ４ ｄ ｓ ｇ ｗｅ ｅ ｉ ｏ ｔ ｔ ｆ ｃ ｏ ｓ ｆ ｒ ｔ ｅ ｅ ｒ ｄ ｔ ｎ ｏ ｌ ｒ ｍｐ ｒａ ａ ｔ ｒ ｏ ｄ ｇ ａ ａ ｏ ｆ ２， ４－ ｎ ｈ ｉ Ｄ．Ｉ ｗａ ｏ ｎ ａ ｅ ｔ ｓ ｆｕ ｄ ｔ ｔ ｔ ｈ ｈ ｄ ｃ ｍｐ ｓｔ ｎ ｅ ｃｅ ｃ ｆ２，４ Ｄ ｙ ｎ ｏ ｓ ａ ｅ Ｆ ： ｓｈ ｇ ｅ ａ ｃ ｏ ｓ ａｅ Ｆ ３ ，ａ ｄ ｔ ｅ ｃ ｎ ｅ ｔａｉ ｎ ｏ ｈ ｏ ｉ ｅ ｅ ｏ ｏ ｉ ｏ ｆ ｉｎ ｙ ｏ ｉ ｉ 一 ｂ ａ — ｃ ｅ ０４ ｎ ｌ ３ ｗａ ｉｈ ｒ ｎ ｍｉ ｒ — ｃ ｅ０４ ｎ ｏ ｃ ｎｒ ｔ ｆｃ ｌ ｒ ｈ ｔ ｌ ｈ ｏ ｎ
Ｄ ｅ ｒ ｄ ｔｏ ｆ２，４ Ｄ ｙ Ｎａ － ｃ ｌ ３ ｇ ａ ａｉｎｏ 一 ｂ ｎｏ ｓ ａ ｅ Ｆｅ ０４
Ｆ ＡＮＧ ｏ— ｏ ｇ， ｓ ｕ ｉ Ｇｕ ｄ ｎ ＩＹｏ －ｂｎ
（ｃ ｏ ｌ ｆ ｅｏ ｒｅａｄＥ ｖｒｎ ｎ ， ｈ ｉ ｇｉ ｌ ｒｌ ｎｖｒｉ ，Ｈ ｆｉ ３ ０ ６ Ｃｈｎ ） Ｓ ｈ ｏ ｓｕｃ ｎ ｎ ｉ ｍｅｔ Ａｎｕ ｒ ｕｔ ａ ｉｅｓｙ ｅｅ ２ ０ ３ ， ｉａ ｏＲ ｏ Ａ ｃ ｕ Ｕ ｔ
Ｆ ２ ２ Ｈ— Ｆ （ ｅ＋ ｏ ＋ ｅ０Ｈ） ２
（） ４
（） ５
ｌ ０ ００
图２２４Ｄ的Ｈ Ｌ 色 谱 图 ，． ＰＣ
Ｆｉ ２ ｇ． ＨＰＬＣ ｈｒ ａ ｏｇ ａ ｃ ｏｍ ｔ ｒ ｍ ｏｆ２ ４ Ｄ ，－
通 过还 原加 氢 而降 解有机 污 染物 （ 比如 氯代 有机 物 的加氢脱 氯 还原 ） ｅ是 良好 的电子 供体 ， 。Ｆ 而大 多
收稿 日 ：０ ８ １－ １ 修回 ２ ０ － １ ０ 期 ２０－０２ ； ０９ ０－２
了 ２４ Ｄ的杀草效果 ， 因其用量少 、 ，－ 后 成本低而一直 是 世界 主要 除草 剂 品种之 一 。 ２ ４Ｄ 在 土壤 中的 半衰期 ７ １ｄ ，— ￣４ ，通 过微 生 物降 解 其第一 步 的代谢 产物 ２ ４ ｄ ｈ ｒｐｅｏ ２ ４ ， 一 ｉ ｌ ｏｈｎｌ（ ，一 ｃｏ Ｄ Ｐ 能在土壤 中存在很长时间【 对微生物有很大的 Ｃ ） 】 １ ， 毒性 ， 抑制微生物的生长。传统处理 ２ ４Ｄ残留的方 ，— 法 有 化学 氧化 法 、 理 吸 附法 和 微 生 物 降解 法 ， 学 物 化 氧化法所需要 的能量高 ， 处理的成本也就很 高； 物理 吸附法只能将 ２ ４ Ｄ从一种介质转移到另一种介质 ， ，一 不能从 根本 上 消除 ２ ４ Ｄ的 污染 ； 生 物法是 目前应 ，一 微 用 比较普 遍 的一种 方法 ， 由于 ２ ４ Ｄ苯 环上 的氯 原子 ，一 是 吸 电子 基 团 ， 降低 了苯 环 的 电 子 密度 ， 苯 环更 加 使 稳定 ， 微生物降解就 比较困难。 纳米 技 术 的 发展 给 ２４ Ｄ 的 处理 带 来 了 一种 新 ，一