當(dāng)高嶺土對(duì)上硝基芳香族化合物

硝基芳香族化合物是染料、醫(yī)藥、化工、農(nóng)藥及有機(jī)合成等工業(yè)生產(chǎn)中的重要原料和中間體，屬于毒性大且威脅人體健康的一類化學(xué)物質(zhì)。硝基苯酚類化合物性質(zhì)穩(wěn)定，難以被生物降解，被美國(guó)環(huán)保局列為“優(yōu)先控制污染物名單”。高嶺土的用途十分的廣泛，硝基苯酚上的硝基基團(tuán)具有強(qiáng)烈的拉電子效應(yīng)，使得苯環(huán)上的電子發(fā)生共軛效應(yīng)，苯環(huán)的親電性增強(qiáng)，易于進(jìn)攻酶和蛋白質(zhì)中的羥基、氨基、巰基等帶孤對(duì)電子的基團(tuán)，具有潛在的致癌、致畸和致突變性。隨著大量化工產(chǎn)品的制造和使用，硝基芳香族化合物通過(guò)多種途徑進(jìn)入環(huán)境中，由于它的生物難降解性，造成在水體、大氣和土壤等介質(zhì)中不斷積累。

孫克文等(2008)研究了高嶺土界面亞鐵吸附與鄰硝基苯酚(2-nitrophenol，2-NP)還原轉(zhuǎn)化的交互作用。高嶺土加工設(shè)備是比較多且比較復(fù)雜的，考察了反應(yīng)pH值、界面吸附鐵密度、反應(yīng)溫度對(duì)2-NP的還原動(dòng)力學(xué)的影響。結(jié)果表明，吸附態(tài)Fe2+為2-NP還原轉(zhuǎn)化的關(guān)鍵物種，高嶺土界面Fe2+吸附能明顯提高還原反應(yīng)的反應(yīng)速率。2-NP的還原轉(zhuǎn)化速率常數(shù)隨著反應(yīng)pH值的升高、吸附鐵密度的增加、反應(yīng)溫度的升高而增大，lnk與pH值、吸附鐵密度、1/T都具有明顯的線性關(guān)系。2-NP還原轉(zhuǎn)化的活化能為87.15kJ/mol，吸附反應(yīng)的活化能為18.5kJ/mol。該研究可為土壤礦物界面物理化學(xué)與氧化還原的交互反應(yīng)過(guò)程研究提供借鑒。

通過(guò)對(duì)比不同反應(yīng)條件下2-NP還原轉(zhuǎn)化的情況，孫克文等發(fā)現(xiàn)未添加Fe2+的反應(yīng)不發(fā)生，說(shuō)明Fe2+為2-NP還原轉(zhuǎn)化的關(guān)鍵物種;均相反應(yīng)體系中，2-NP的還原轉(zhuǎn)化較為緩慢;添加高嶺土后，2-NP的還原轉(zhuǎn)化反應(yīng)能較快地完成;同時(shí)，發(fā)現(xiàn)高嶺土界面對(duì)2-NP的吸附作用很弱。以上結(jié)果說(shuō)明，加入界面物質(zhì)能夠加速2-NP的還原反應(yīng)。

2-NP在吸附鐵界面的還原轉(zhuǎn)化過(guò)程是一個(gè)界面交互反應(yīng)。游離的Fe2+與高嶺土表面的活性基團(tuán)結(jié)合形成吸附態(tài)的Fe物種，有效地降低了Fe物種的還原電位，提高Fe2+物種的反應(yīng)活性。因此2-NP在Fe2+/高嶺土體系中的還原轉(zhuǎn)化速率大于均相體系中的反應(yīng)速率。當(dāng)溫度和Fe2+濃度一定時(shí)，pH值升高fe得溶液中OH-濃度增大，有利于降低高嶺土表面的正電荷，增加負(fù)電荷密度，高嶺土表面產(chǎn)生更多的羥基，有效地增加活性吸附位點(diǎn)，加快Fe2+的吸附，促進(jìn)Fe2+和Fe(OH)+在高嶺土表面的吸附和結(jié)合(LiFangstrongai等，2000)，有效地促進(jìn)2-NP的還原速率。溫度和pH值一定時(shí)，F(xiàn)e2+濃度增加使得單位活性位點(diǎn)接觸到的Fe2+數(shù)量增加，提高了界面吸附鐵密度，促進(jìn)2-NP的還原轉(zhuǎn)化。pH值和Fe2+濃度一定時(shí)，提高溫度，F(xiàn)e2+的吸附速率加快，活性吸附Fe2+物種增加，加速了2-NP的還原。

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