二价铁离子活化过硫酸盐降解依布硒林的效能与机制

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依布硒林是一种人工合成的小分子有机硒化合物,能有效治疗心血管疾病、神经性耳聋、中风等疾病。因此,依布硒林很可能会在环境中大量积累,同时对环境产生不利的影响。目前鲜有关于依布硒林去除方法的研究,因此寻找一种有效的方法去除依布硒林,并降低其对环境的潜在危害很有意义。本文选取了过硫酸盐高级氧化法,研究其对依布硒林的降解。本文探讨了不同活化方式(活性炭、生物炭、零价铁(ZVI)、纳米零价铁(nZVI)、Fe2+、Co2+)活化过硫酸盐对依布硒林的降解效果。结果表明,不同活化方式活化过硫酸盐降解依布硒林的效果可大致排为Co2+<活性炭<生物炭<ZVI≈nZVI<Fe2+。其中,在一定条件下,ZVI、nZVI和Fe2+活化过硫酸盐能降解100%的依布硒林,且降解速率很快。但是,ZVI、nZVI/PDS体系对依布硒林的降解会受到pH的限制,溶液初始pH的增加能让依布硒林的降解率下降70%左右,而Fe2+/PDS体系在不同pH(3-9)下能完全降解依布硒林,几乎不受pH的限制。与其它体系相比,Fe2+/PDS体系具有价格低廉、降解效率高、适用pH范围广的特点,是最优的降解依布硒林的体系。水体中背景成分的存在会影响Fe2+/PDS体系降解依布硒林的效果。因此本文还研究了Cl-、HCO3-、HPO42-、SO42-和腐殖酸对Fe2+/PDS体系降解依布硒林的影响,以及在实际水体中Fe2+/PDS体系降解依布硒林的应用。研究发现,Cl-、HCO3-、HPO42-、SO42-对依布硒林的降解有较强的抑制作用,且抑制作用随浓度的增加而增加,而腐殖酸对依布硒林的降解无显著影响。在实际水体中,Fe2+/PDS体系仍可以有效降解依布硒林,但是需要增加Fe2+和PDS的浓度。通过EPR检测、化学猝灭实验和质谱检测,研究了依布硒林的降解机制,同时还通过发光细菌实验讨论了依布硒林的水质急性毒性以及Fe2+/PDS体系降解依布硒林前后的水质急性毒性的变化。结果表明,Fe2+/PDS体系降解依布硒林的过程中有SO4·-和OH·生成,同时SO4·-对依布硒林的降解贡献最大。根据质谱检测出的中间产物和依布硒林的结构特点推测出依布硒林的降解主要是通过SO4·-攻击Se-N完成的。依布硒林的水质急性毒性为剧毒,研究发现了Fe2+/PDS体系能显著降低依布硒林的的水质急性毒性(中毒)。这说明这一方法在有效降解依布硒林的同时能降低依布硒林的潜在环境危害,有广泛的应用意义。
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