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Fenton氧化降解2-硝基-4-甲氧基苯胺的特性和动力学特征

2017-10-12陈鸿汉张焕祯常思淼

环境科学研究 2017年10期
关键词:研究

郭 莹, 陈鸿汉*, 张焕祯, 庞 浩, 王 晖, 王 宁, 常思淼

1.中国地质大学(北京)水资源与环境工程北京市重点实验室, 北京 100083 2.北京中地泓科环境科技有限公司, 北京 100120

Fenton氧化降解2-硝基-4-甲氧基苯胺的特性和动力学特征

郭 莹1, 陈鸿汉1*, 张焕祯1, 庞 浩2, 王 晖1, 王 宁1, 常思淼1

1.中国地质大学(北京)水资源与环境工程北京市重点实验室, 北京 100083 2.北京中地泓科环境科技有限公司, 北京 100120

为探究Fenton试剂氧化降解2-N(2-硝基- 4-甲氧基苯胺)的特性,通过实验室试验系统研究了初始pH、初始c(H2O2)、初始c(Fe2+)、初始ρ(2-N)和反应温度等因素对2-N去除率的影响以及动力学特征. 结果表明:Fenton试剂氧化降解2-N效果显著,各试验组分别在初始pH为3.0、初始c(H2O2)为10 mmolL、初始c(Fe2+)为1 mmolL、初始温度为50 ℃、ρ(2-N)为100 mgL时2-N的去除率相对最高,其降解过程均符合二级动力学模型;2-N去除率随温度的升高而增大,基于在不同温度下的速率常数,推导出了2-N降解的阿伦纽斯(Arrhenius Equation)经验表达式,得到Fenton氧化2-N的活化能为30.23 kJmol. 研究显示,经Fenton氧化后,2-N分子断链开环,生成多种小分子酸,最终降解为二氧化碳和水.

2-硝基- 4-甲氧基苯胺; Fenton氧化; 羟基自由基; 反应动力学; 阿伦纽斯方程

Abstract: A series of batch experiments were carried out to investigate the effects of temperature, initial pH, initialc(H2O2)、initialc(Fe2+)、initialρ(2-N) and the temperature on the oxidative degradation of 2-N (2-nitro- 4-methoxyaniline) by Fenton oxidation process, along with the elucidation of its kinetic characteristics. The results showed that the oxidative degradation of 2-N by Fenton reagent was remarkable. The relatively highest 2-N removal rates in each group were observed an initial pH of 3, initialc(H2O2) of 10 mmol/L, initialc(Fe2+) of 1 mmol/L, initial temperature of 50 ℃ and initialρ(2-N) of 100 mg/L respectively. The degradation process was found to follow a second-order kinetic model. The removal rate of 2-N increased with temperature. The Arrhenius Equation for the degradation of 2-N was derived from the rate constant values at different temperatures, and the activation energy of 2-N for the Fenton oxidation process was calculated to be 30.23 kJ/mol. Along the Fenton process, the chains and ring of 2-N were decomposed to produce a variety of small acid molecules, which were eventually degraded into carbon dioxide and water.

Keywords: 2-nitro- 4-methoxyaniline; Fenton oxidation process; hydroxyl radical; kinetics; Arrhenius Equathon

2-N(2-硝基- 4-甲氧基苯胺)是一种重要的有机合成中间体,被广泛应用于多种有机染料、药物、感光材料等的合成[1]. 2015年,2-N作为新增剧毒物质之一被列入《危险化学品名录(2015版)》,同时,由于具有剧毒性、潜在的致突变和致癌作用,2-N已经被多个国家列为优先污染物[2]. 由于苯环上硝基的存在提高了2-N的稳定性,使2-N很难被一般的生物作用及化学作用完全……

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