热超声活化过硫酸盐降解有机磷酸酯的研究开题报告

 2023-10-26 08:58:14

1. 研究目的与意义

1.1研究背景

近年来,由于溴代阻燃剂具有强烈的生物毒性作用,同时对全球生态环境都造成了污染而被广泛禁用,有机磷阻燃剂(OPFRs)的生产和用量不断攀升。而有机磷酸酯(OPEs)作为有机磷阻燃剂中的重要成员凭借其出色的阻燃效果而被广泛地使用,随着研究的推进,OPEs的安全性也并未令人们完全放心地投入使用。目前已经能在大气、土壤、水体等各个环境介质中检出,OPEs已经成为新兴的持久性有机污染物(POPs)之一。磷酸三(2-氯乙基)酯(TCEP)是一种典型的氯代OPEs,分子式为C6H12Cl3O4P,溶解度为7.00103mgL-1,广泛地存在于水体环境中,且含量较高,普通的生物和物理化学法无法有效去除。因此,研究一种 TCEP 的高效降解方法十分必要。

过硫酸盐(PS)高级氧化技术近年受到广泛研究。过硫酸盐分子中含有氧化性较强的过氧键 (O-O),因此可以作为一种氧化剂。但是单独的过硫酸盐氧化速率较缓慢,需要通过激活,产生具有强氧化性的硫酸根自由基(SO4-)。目前对于单一活化过硫酸盐降解体系较多关注于热活化、紫外照射UV、过渡金属和碳基材料等,两种活化方式联合主要涉及热-UV、UV-超声等,热-超声耦合活化过硫酸盐降解TCEP的研究较少,因此本课题采用热耦合超声活化过硫酸盐降解TCEP,与单独的热活化(TAP)相比,超声能够有效提高过硫酸盐产生硫酸根自由基的速度,适当降低热活化所需温度,从而达到减少部分能量的消耗和提高降解速率的目的。

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2. 研究内容和预期目标

2.1研究内容

(1)研究热耦合超声活化PS体系降解TCEP中不同因素对TCEP降解效能的影响及热力学和动力学,研究体系中 PS 的初始浓度、超声功率、pH、TCEP的初始浓度和反应温度,确定最优反应条件,探究在不同浓度下的无机离子和腐殖酸对TCEP降解情况的影响。

(2)利用中心复合法(CCD)设计优化反应主要影响因素(温度,超声功率,超声时间)。

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3. 研究的方法与步骤

3.1降解实验

在100mL的锥形瓶中分别加入94.6mL纯水,提前打开超声波清洗器,调节超声波清洗器内水温(40℃、50℃、60℃、70℃、80),调节体系pH(3、5、7、9、11),加入不同浓度的TCEP溶液(2ppm、4ppm、6ppm、8ppm、10ppm)后,加入PS溶液(1mM、3mM、5mM、7mM、9mM),将锥形瓶置于超声波清洗器中(300W、350W、400W、450W、500W),开始反应。分别在0,10,20,30,60,90,120,150,180min取1.5mL样品于含有1mL甲醇的棕色玻璃离心管中,加入2mL二氯甲烷,用离心机(3000r/min)离心5min,取下层液1mL进行氮吹,最后加入0.5mL乙腈,用无水硫酸钠除水后送入气相色谱质谱联用仪进行测定。所有实验均在相同条件下重复3次,取3次实验数据的平均值为最终实验结果。

3.2无机离子和腐殖酸的影响

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4. 参考文献

[1] OU H S,LIU J, YE J S, et al.Degradation of tris(2-chloroethyl) phosphate by ultravioletpersulfate: Kinetics,pathway and intermediate impact on proteome of Escherichia coli[J]. Chemical Engineering Journal, 2017, 308: 386-395.

[2] XU X X, CHEN J,QU R J, et al. Oxidation of Tris (2-chloroethyI) phosphate in aqueous solutionby UV-activated peroxymonosulfate: Kinetics, water matrix effects, degradationproducts and reaction pathways [J]. Chemosphere, 2017, 185: 833-843.

[3] SONG Q Y, FENG Y,WANG Z, et al. Degration of triphenyl phosphate (TPhP) by CoFe2O4 -activatedperoxymonosulfate oxidation process: Kinetics pathways, and mechanisms[J].Science of The Total Environment, 2019, 681: 331-338.

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5. 计划与进度安排

2024年2月20日-2024年2月26日:完成英文翻译
2024年2月27日-2024年3月5日:准备开题报告(近5年文献不少于12篇)
2024年3月6日-2024年3月12日:完成开题报告
2024年3月13日-2024年4月2日:开展实验
2024年4月3日-2024年4月9日:中期检查,以PPT形式汇报以上任务的完成度
2024年4月10日-2024年5月14日:继续完成实验
2024年5月15日-2024年5月21日:毕业论文答辩答辩
2024年5月22日-2024年5月28日:修改整理上交毕业论文材料

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