CN104692475A - 酸辅助片状微/纳结构零价铁快速降解ddt的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种酸辅助片状微/纳结构零价铁快速降解DDT的方法及其在污水处理上的应用。在含有DDT的污染水里，加入一定量的片状微/纳结构零价铁，再加入一定浓度的盐酸，充分反应后，可以快速将DDT降解成DDD、DDMS和DDNS等物质，从而实现了快速治理DDT的目的。本发明方法，原材料成本低，并可以成吨级生产，对DDT的降解速度快，缩短了治理时间，该方法对DDT的降解过程绿色环保，未使用任何的有毒有害的物质，且反应温度低、时间短、工艺简单、廉价。

Description

酸辅助片状微/纳结构零价铁快速降解DDT的方法
技术领域
本发明主要涉及一种酸辅助片状微/纳结构零价铁快速降解DDT的方法，属于化学应用领域。
背景技术
DDT是《关于持久性有机污染物的斯德哥尔摩公约》中首批12种持久性有机污染物之一，也是一种有机氯农药（Pesticide）。其性质稳定、在自然界中难以分解，人体摄入量较多的时候，会出现慢性中毒症状，如：食欲不振，上腹及右肋部疼痛，并有头痛、头晕、肌肉无力，疲乏，失眠、视力及语言障碍、震颤、贫血、四肢深反射减弱等，同时导致内分泌紊乱。
实验表明，DDT具有类雌激素作用，属于环境雌激素。它能干扰下丘脑-垂体-性腺轴的功能，从而导致生殖系统的病变以及生殖功能的障碍、衰退，影响雌雄比例。因此，亟待开展对DDT污染区域的土壤及水环境进行修复研究工作。
DDT主要代谢机制是厌氧条件下还原脱氯转化为DDD，好氧条件下脱氯化氢转化为DDE。厌氧条件下，过渡态金属或金属复合物充当还原剂，一个氢原子取代DDT脂肪链上的一个氯原子，使得DDT还原脱氯形成DDD。DDD可经进一步脱氯和脱氯化氢转化为DDMS及DDNS等。在好氧条件下，DDT通常脱氯化氢生成DDE，而DDE往往很难被微生物进一步的降解。因此还原脱氯是对DDT进行治理的一种有效手段。
环境友好的纳米零价铁颗粒，由于其尺寸小，能在气-液-固三相混合的多孔土壤中扩散。又由于其高比表面积、高的活性，所以有望还原土壤中存在的污染物，进而对其进行有效治理。纳米零价铁不但能够处理多种污染物，而且由于其具有高比表面和高表面活性还能够增加污染物的降解速率。目前，利用纳米零价铁对含氯有机污染物DDT的治理方面研究受到普遍的关注，但是由于没有合适的方法，处理的时间周期较长，从几天甚至达几个月。在本发明中我们通过球磨法合成的具有微/纳结构的片状零价铁(直径3-5μm，厚度35-55 nm) 在酸辅助下，实现快速处理DDT，大大缩短了DDT的治理时间。
发明内容
本发明提供了一种酸辅助片状微/纳结构零价铁快速降解DDT的方法，目的是提供一种具有快速降解DDT的方法。
本发明是通过以下技术方案实现的：
  一种酸辅助片状微/纳结构零价铁快速降解DDT的方法，其特征在于包括以下步骤：
 （1）取若干个20ml的样品瓶，瓶盖垫片采用聚四氟材质，每个样品瓶加入30-50 mg 片状微/纳结构零价铁；
 （2）在每个样品中加入10ml 5ppm的DDT水溶液；
 （3）进行振荡涡旋1-2 min，使片状微/纳结构零价铁与溶液充分混合；
 （4）在每个样品瓶中加入0-100uL 1M HCl；
 （5）将样品瓶置于25 oC的恒温摇床，以200-300 Hz振荡5 min后取出；
 （6）重复(4)和(5)，直到整个反应结束；
 （7）反应后的样品加入5 ml色谱纯级正己烷，涡旋振荡2-3 min；
 （8）静置分层后取上层清液待测。
 所述的一种酸辅助片状微/纳结构零价铁快速降解DDT的方法在治理含有DDT污水中的应用。
    将本方法应用到含有DDT的污染水源中，可以快速降解DDT，实现治理污水的目的。
本发明的优点是：
   本发明通过球磨法合成的具有微/纳结构的片状零价铁(直径3-5μm，厚度35-55 nm) 在酸辅助下，实现快速处理DDT，大大缩短了DDT的治理时间。
（1）    所使用的片状微/纳结构零价铁是通过对廉价的工业还原铁粉进行球磨制备所得，成本低，无二次污染；
（2）    酸的加入产生了大量的铁离子，促使DDT矿化，加快了DDT的降解过程；
（3）    酸的加入产生了大量的氢原子，加速了DDT的取代反应，使得DDT快速向其脱氯产物DDD、DDMS和DDNS转化；
（4）    该方法对DDT的降解过程绿色环保，未使用任何的有毒有害的物质。
附图说明
图1：实验中所使用的片状微/纳结构零价铁的扫描电镜照片。该铁片厚度为35-55 nm，直径为3-5μm；
图2：以100uL/5min的速率添加1M HCl的条件下，所取第四个样品（即反应20 min时的样品）的色谱图。由图可知，DDT的产物主要为DDD、DDMS和DDNS。
图3：以100uL/5min的速率添加1M HCl的条件下，60 min内DDT的降解情况。由图可知，在40 min内DDT的降解率可达95%以上；
图4：以100uL/5min的速率添加1M HCl的条件下，60 min内DDT的矿化情况。由图可知在前20 min内其矿化程度可达69%；
图5：以50uL/5min的速率添加1M HCl的条件下，60 min内DDT的矿化情况。由图可知，经过70 min反应，DDT降解95%以上；
图6：在未加酸的情况下，DDT的降解曲线。由图可知，在未加任何酸的情况下，80 min内DDT基本上没有降解。
具体实施方式
实施例1 一种酸辅助片状微/纳结构零价铁快速降解DDT的方法,包括以下步骤：
（1）    取12个20ml的样品瓶，瓶盖垫片采用聚四氟材质，每个样品瓶加入40mg 片状微/纳结构零价铁；
（2）    在每个样品中加入10ml 5ppm的DDT水溶液；
（3）    进行振荡涡旋1 min，使片状微/纳结构零价铁与溶液充分混合；
（4）    在每个样品瓶中加入100uL 1M HCl；
（5）    将样品瓶加入到25 oC的恒温摇床，以300 Hz振荡5 min后取出；
（6）    重复(4)和(5)，60 min后结束整个反应；
（7）    反应后的样品加入5 ml色谱纯级正己烷，涡旋振荡2 min；
（8）    静置分层后取上层清液待测。通过GC-MS分析DDT浓度变化如图3所示。
实施例2  一种酸辅助片状微/纳结构零价铁快速降解DDT的方法,包括以下步骤：
（1）    取12个20ml的样品瓶，聚四氟瓶垫，每个样品瓶加入40mg片状微/纳结构零价铁；
（2）    在每个样品中加入10ml 5ppm的DDT水溶液；
（3）    进行振荡涡旋1 min，使微/纳结构零价铁与溶液充分混合；
（4）    在每个样品瓶中加入50uL 1M HCl；
（5）    将样品瓶加入到25 oC的恒温摇床，以300 Hz振荡5 min后取出；
（6）    重复(4)和(5)，120 min后结束整个反应；
（7）    反应后的样品加入5 ml色谱纯级正己烷，涡旋振荡2 min；
（8）    静置分层后取上层清液待测。通过GC-MS分析DDT浓度变化如图5所示。
实施例3
    一种酸辅助片状微/纳结构零价铁快速降解DDT的方法,包括以下步骤：
（1）    取12个20ml的样品瓶，聚四氟瓶垫，每个样品瓶加入40mg片状微/纳结构零价铁；
（2）    在每个样品中加入10ml 5ppm的DDT水溶液；
（3）    进行振荡涡旋1 min，使微/纳结构零价铁与溶液充分混合；
（4）    在每个样品瓶中加入0 uL 1M HCl；
（5）    将样品瓶加入到25 oC的恒温摇床，以300 Hz振荡5 min后取出；
（6）    重复(4)和(5)，60 min后结束整个反应；
（7）    反应后的样品加入5 ml色谱纯级正己烷，涡旋振荡2 min；
（8）静置分层后取上层清液待测。通过GC-MS分析DDT浓度变化如图6所示。

Claims (2)

1.一种酸辅助片状微/纳结构零价铁快速降解DDT的方法，其特征在于包括以下步骤：
（1）取若干个20ml的样品瓶，瓶盖垫片采用聚四氟材质，每个样品瓶加入30-50 mg 片状微/纳结构零价铁；
（2）在每个样品中加入10ml 5ppm的DDT水溶液；
（3）进行振荡涡旋1-2 min，使片状微/纳结构零价铁与溶液充分混合；
（4）在每个样品瓶中加入0-100uL 1M HCl；
（5）将样品瓶置于25 oC的恒温摇床，以200-300 Hz振荡5 min后取出；
（6）重复(4)和(5)，直到整个反应结束；
（7）反应后的样品加入5 ml色谱纯级正己烷，涡旋振荡2-3 min；
（8）静置分层后取上层清液待测。
2.根据权利要求1所述的一种酸辅助片状微/纳结构零价铁快速降解DDT的方法在污水处理上的应用。
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CN101767206A (zh) * 2008-12-31 2010-07-07 中国科学院合肥物质科学研究院 在堆积介质中合成微纳米零价铁的方法
CN104307869A (zh) * 2014-10-29 2015-01-28 环境保护部南京环境科学研究所 一种零价铁强化去除土壤中六六六和滴滴涕的方法

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陈涛等: "纳米Fe0协同微生物对PCB77的降解研究", 《生态环境学报》 *

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