氯虫苯甲酰胺在液相中的光化学降解研究

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本文以高压汞灯、紫外灯、太阳光为光源研究了氯虫苯甲酰胺在水溶液中的光化学降解,并探讨了初始浓度、pH值、水质、H2O2、色素以及表面活性剂等因素对其光解的影响,初步推测了水溶液中氯虫苯甲酰胺的光解产物和光解途径;同时,以紫外灯为光源,比较了氯虫苯甲酰胺在四种有机溶剂中的光化学降解动态。主要试验结果如下:1.不同光源条件下氯虫苯甲酰胺在水溶液中的光解动态研究结果表明:氯虫苯甲酰胺在太阳光下光化学降解速率较慢,光解半衰期为25.109h,而在紫外灯和高压汞灯下光解较快,光解半衰期分别为3.974min和1.898h。2.水溶液中初始浓度、pH值以及不同类型水对氯虫苯甲酰胺光解动态影响的研究结果表明:在0.3mg·L-1、0.7mg·L-1、1.5mg·L-1、3mg·L-1和5mg·L-1的添加浓度下,氯虫苯甲酰胺在水溶液中的光解速率与其初始浓度成负相关,光解半衰期分别3.726min、4.091min、4.485min、4.901min和5.602min;氯虫苯甲酰胺在碱性缓冲溶液中的光解速率最慢,而在酸性和中性缓冲溶液中的光解速率相对较快,不同pH值水溶液中的光解半衰期分别为4.127min(pH=5)、4.177min(pH=7)和4.558min(pH=9);氯虫苯甲酰胺在不同类型水中的光解速率存在差异,表现为超纯水>自来水>塘水>湖水>河水,光解半衰期分别为3.835min、4.239min、4.506min、4.580min和4.592min。3. H2O2以及核黄素、甲基蓝、甲基橙等3种色素对氯虫苯甲酰胺在水溶液中光解动态影响的研究结果表明:在H2O2的添加浓度小于3.88mmoL·L-1时,氯虫苯甲酰胺的光解速率随着H2O2添加浓度的增高而加快,光解半衰期从4.218min缩短到1.358min,但是当H2O2添加浓度达到7.76mmoL·L-1时,氯虫苯甲酰胺的光解速率反而下降;在添加浓度为0.3mg·L-1时,核黄素、甲基蓝、甲基橙等3种色素对水中氯虫苯甲酰胺的光解影响较小,当供试色素添加浓度达到0.7mg·L-1时,均表现出光猝灭作用,光猝灭作用强弱顺序为核黄素>甲基橙>甲基蓝,分别使氯虫苯甲酰胺的光解半衰期从4.195min延长至4.445min、4.348min和4.283min,且随着浓度的增大,光猝灭作用增强。4. SDBS、Tween-20、Tween-80、CTAB、农乳2201等5种表面活性剂对氯虫苯甲酰胺在水溶液中光解动态影响的研究结果表明:SDBS、Tween-20对氯虫苯甲酰胺的光解影响不显著,CTAB、Tween-80、农乳2201则表现出光猝灭作用,分别使氯虫苯甲酰胺的光解半衰期由对照的3.987min延长至4.199min、4.067min和4.069min;在1mg·L-1-25mg·L-1的添加浓度范围内,不同浓度的CTAB对氯虫苯甲酰胺的光猝灭作用没有显著差异,农乳2201在添加浓度为1mg·L-1和5mg·L-1时,其对氯虫苯甲酰胺的光猝灭作用也不显著,而在添加浓度达到25mg·L-1时,其光猝灭作用增强,氯虫苯甲酰胺的光解半衰期延长至4.228min。5.以紫外灯为光源,氯虫苯甲酰胺在丙酮、乙腈、二氯甲烷和乙酸乙酯等不同有机溶剂中光解动态的研究结果表明:氯虫苯甲酰胺在丙酮中光照2h几乎无变化,光解率不超过5%,在乙腈、二氯甲烷和乙酸乙酯中光解速率依次降低,光解半衰期分别为9.179min、11.106min和28.755min。6.通过UPLC-MS/MS的检测,氯虫苯甲酰胺经紫外灯照光30min后主要生成了两种光解产物,其分子量均为446,可能为2-(2-溴-4H-吡唑并[1,5-d]吡啶并[3,2-b][1,4]恶嗪-4-基)氨基]-5-氯-N,3-二甲基苯甲酰胺和2-[3-溴-1-(3-羟基-2-吡啶基)-1H-吡唑-5-基]-6-氯-3,8-二甲基-4(3H)-喹唑啉酮,其光解的主要途径可能是发生了分子的环合和内部重排。
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