酸輔助片狀微/納結構零價鐵快速降解ddt的方法
【技術領域】
[0001]本發明主要涉及一種酸輔助片狀微/納結構零價鐵快速降解DDT的方法，屬于化學應用領域。
【背景技術】
[0002]DDT是《關于持久性有機污染物的斯德哥爾摩公約》中首批12種持久性有機污染物之一，也是一種有機氯農藥(Pesticide)。其性質穩定、在自然界中難以分解,人體攝入量較多的時候，會出現慢性中毒癥狀，如:食欲不振，上腹及右肋部疼痛，并有頭痛、頭暈、肌肉無力，疲乏，失眠、視力及語言障礙、震顫、貧血、四肢深反射減弱等，同時導致內分泌紊亂。
[0003]實驗表明，DDT具有類雌激素作用，屬于環境雌激素。它能干擾下丘腦-垂體-性腺軸的功能，從而導致生殖系統的病變以及生殖功能的障礙、衰退，影響雌雄比例。因此，亟待開展對DDT污染區域的土壤及水環境進行修復研究工作。
[0004]DDT主要代謝機制是厭氧條件下還原脫氯轉化為DDD，好氧條件下脫氯化氫轉化為DDE。厭氧條件下，過渡態金屬或金屬復合物充當還原劑，一個氫原子取代DDT脂肪鏈上的一個氯原子，使得DDT還原脫氯形成DDD。DDD可經進一步脫氯和脫氯化氫轉化為DDMS及DDNS等。在好氧條件下，DDT通常脫氯化氫生成DDE，而DDE往往很難被微生物進一步的降解。因此還原脫氯是對DDT進行治理的一種有效手段。
[0005]環境友好的納米零價鐵顆粒，由于其尺寸小，能在氣-液-固三相混合的多孔土壤中擴散。又由于其高比表面積、高的活性，所以有望還原土壤中存在的污染物，進而對其進行有效治理。納米零價鐵不但能夠處理多種污染物，而且由于其具有高比表面和高表面活性還能夠增加污染物的降解速率。目前，利用納米零價鐵對含氯有機污染物DDT的治理方面研究受到普遍的關注，但是由于沒有合適的方法，處理的時間周期較長，從幾天甚至達幾個月。在本發明中我們通過球磨法合成的具有微/納結構的片狀零價鐵(直徑3-5μπι，厚度35-55 nm)在酸輔助下，實現快速處理DDT，大大縮短了 DDT的治理時間。

【發明內容】

[0006]本發明提供了一種酸輔助片狀微/納結構零價鐵快速降解DDT的方法，目的是提供一種具有快速降解DDT的方法。
[0007]本發明是通過以下技術方案實現的:
一種酸輔助片狀微/納結構零價鐵快速降解DDT的方法，其特征在于包括以下步驟:
(1)取若干個20ml的樣品瓶，瓶蓋墊片采用聚四氟材質，每個樣品瓶加入30-50mg片狀微/納結構零價鐵；
(2)在每個樣品中加入1ml5ppm的DDT水溶液；
(3)進行振蕩渦旋1-2min，使片狀微/納結構零價鐵與溶液充分混合；
(4)在每個樣品瓶中加入O-1OOuLIM HCl ；
(5)將樣品瓶置于250C的恒溫搖床，以200-300 Hz振蕩5 min后取出； (6)重復⑷和(5)，直到整個反應結束；
(7)反應后的樣品加入5ml色譜純級正己烷，渦旋振蕩2-3 min ；
(8)靜置分層后取上層清液待測。
[0008]所述的一種酸輔助片狀微/納結構零價鐵快速降解DDT的方法在治理含有DDT污水中的應用。
[0009]將本方法應用到含有DDT的污染水源中，可以快速降解DDT，實現治理污水的目的。
[0010]本發明的優點是:
本發明通過球磨法合成的具有微/納結構的片狀零價鐵(直徑3-5 μ m，厚度35-55 nm)在酸輔助下，實現快速處理DDT，大大縮短了 DDT的治理時間。
[0011](I)所使用的片狀微/納結構零價鐵是通過對廉價的工業還原鐵粉進行球磨制備所得，成本低，無二次污染；
(2)酸的加入產生了大量的鐵離子，促使DDT礦化，加快了DDT的降解過程；
(3)酸的加入產生了大量的氫原子，加速了DDT的取代反應，使得DDT快速向其脫氯產物 DDD、DDMS 和 DDNS 轉化；
(4)該方法對DDT的降解過程綠色環保，未使用任何的有毒有害的物質。
【附圖說明】
[0012]圖1:實驗中所使用的片狀微/納結構零價鐵的掃描電鏡照片。該鐵片厚度為35-55 nm,直徑為 3-5 μ m ；
圖2:以100uL/5min的速率添加IM HCl的條件下，所取第四個樣品(即反應20 min時的樣品)的色譜圖。由圖可知，DDT的產物主要為DDD、DDMS和DDNS。
[0013]圖3:以100uL/5min的速率添加IM HCl的條件下，60 min內DDT的降解情況。由圖可知，在40 min內DDT的降解率可達95%以上；
圖4:以100uL/5min的速率添加IM HCl的條件下，60 min內DDT的礦化情況。由圖可知在前20 min內其礦化程度可達69% ；
圖5:以50uL/5min的速率添加IM HCl的條件下，60 min內DDT的礦化情況。由圖可知，經過70 min反應，DDT降解95%以上；
圖6:在未加酸的情況下，DDT的降解曲線。由圖可知，在未加任何酸的情況下，80 min內DDT基本上沒有降解。
【具體實施方式】
[0014]實施例1 一種酸輔助片狀微/納結構零價鐵快速降解DDT的方法，包括以下步驟:
(1)取12個20ml的樣品瓶，瓶蓋墊片采用聚四氟材質，每個樣品瓶加入40mg片狀微/納結構零價鐵；
(2)在每個樣品中加入1ml5ppm的DDT水溶液；
(3)進行振蕩渦旋Imin，使片狀微/納結構零價鐵與溶液充分混合；
(4)在每個樣品瓶中加入10uLIM HCl ； (5)將樣品瓶加入到250C的恒溫搖床，以300 Hz振蕩5 min后取出；
(6)重復(4)和(5),60min后結束整個反應；
(7)反應后的樣品加入5ml色譜純級正己烷，渦旋振蕩2 min ；
(8)靜置分層后取上層清液待測。通過GC-MS分析DDT濃度變化如圖3所示。
[0015]實施例2 —種酸輔助片狀微/納結構零價鐵快速降解DDT的方法，包括以下步驟:
(1)取12個20ml的樣品瓶，聚四氟瓶墊，每個樣品瓶加入40mg片狀微/納結構零價鐵；
(2)在每個樣品中加入1ml5ppm的DDT水溶液；
(3)進行振蕩潤旋Imin,使微/納結構零價鐵與溶液充分混合；
(4)在每個樣品瓶中加入50uLIM HCl ；
(5)將樣品瓶加入到250C的恒溫搖床，以300 Hz振蕩5 min后取出；
(6)重復(4)和(5)，120min后結束整個反應；
(7)反應后的樣品加入5ml色譜純級正己烷，渦旋振蕩2 min ；
(8)靜置分層后取上層清液待測。通過GC-MS分析DDT濃度變化如圖5所示。
[0016]實施例3
一種酸輔助片狀微/納結構零價鐵快速降解DDT的方法，包括以下步驟:
(1)取12個20ml的樣品瓶，聚四氟瓶墊，每個樣品瓶加入40mg片狀微/納結構零價鐵；
(2)在每個樣品中加入1ml5ppm的DDT水溶液；
(3)進行振蕩潤旋Imin,使微/納結構零價鐵與溶液充分混合；
(4)在每個樣品瓶中加入OuL IM HCl ；
(5)將樣品瓶加入到250C的恒溫搖床，以300 Hz振蕩5 min后取出；
(6)重復(4)和(5),60min后結束整個反應；
(7)反應后的樣品加入5ml色譜純級正己烷，渦旋振蕩2 min ；
(8)靜置分層后取上層清液待測。通過GC-MS分析DDT濃度變化如圖6所示。
【主權項】
1.一種酸輔助片狀微/納結構零價鐵快速降解DDT的方法，其特征在于包括以下步驟: (1)取若干個20ml的樣品瓶，瓶蓋墊片采用聚四氟材質，每個樣品瓶加入30-50mg片狀微/納結構零價鐵； (2)在每個樣品中加入1ml5ppm的DDT水溶液； (3)進行振蕩渦旋1-2min，使片狀微/納結構零價鐵與溶液充分混合； (4)在每個樣品瓶中加入O-1OOuLIM HCl ； (5)將樣品瓶置于250C的恒溫搖床，以200-300 Hz振蕩5 min后取出； (6)重復⑷和(5)，直到整個反應結束； (7)反應后的樣品加入5ml色譜純級正己烷，渦旋振蕩2-3 min ； (8)靜置分層后取上層清液待測。
2.根據權利要求1所述的一種酸輔助片狀微/納結構零價鐵快速降解DDT的方法在污水處理上的應用。
【專利摘要】本發明公開了一種酸輔助片狀微/納結構零價鐵快速降解DDT的方法及其在污水處理上的應用。在含有DDT的污染水里，加入一定量的片狀微/納結構零價鐵，再加入一定濃度的鹽酸，充分反應后，可以快速將DDT降解成DDD、DDMS和DDNS等物質，從而實現了快速治理DDT的目的。本發明方法，原材料成本低，并可以成噸級生產，對DDT的降解速度快，縮短了治理時間，該方法對DDT的降解過程綠色環保，未使用任何的有毒有害的物質，且反應溫度低、時間短、工藝簡單、廉價。
【IPC分類】C02F101-36, C02F1-00
【公開號】CN104692475
【申請號】CN201510073446
【發明人】康升紅, 蔡偉平, 汪國忠, 趙惠軍
【申請人】中國科學院合肥物質科學研究院
【公開日】2015年6月10日
【申請日】2015年2月11日