更全的杂志信息网

球磨机械化学法降解土壤中2,4-二氯酚工艺研究

更新时间:2009-03-28

老化工厂搬迁遗留下来的高浓度有机氯污染土壤问题[1,2],日益引起人们的关注,使得有关污染土壤修复成为当今研究领域的热点问题之一[3]。传统的污染土壤修复处理方法有土壤淋洗、气相抽提、焚烧、微生物降解和植物修复技术等[4,5],但在实际应用中这些修复方法存在诸如成本过高、修复对象少和修复周期长等局限性。机械化学法通过把机械能转化为化学能,使受力物体表面结构、晶体结构和物理化学性质发生改变以及发生机械力化学反应来降解污染物[6,7]。 现今,机械化学法由于操作简单、能耗小、效率高以及可以实现无害化处理等优点,被用于有机氯农药污染土壤降解这方面的研究越来越多[8,9]

国内外有关学者对机械化学法降解土壤污染物已有相关研究报道,如Dileo等[10]采用水钠锰矿作为脱卤试剂对五氯酚进行球磨试验,结果表明在球磨1 h后,五氯酚的降解率达到了99%。Lu等[11]用氧化钙作为脱卤试剂,转速400 r/min,球磨6 h,2,4,6-三氯苯酚降解率达到了 99%。 张雪等[4]研究发现石灰是最好的脱氯还原剂,当四氯苯醌与石灰质量比为 1∶11,转速为 400 r/min,球磨 4 h,脱氯率接近100%,氯从四氯苯醌上脱离,形成了碳氢键,氯离子以无定形形态存在。

成联方:比赛必须“制作”的。唱歌、跳舞,都有专业化妆师给演员化妆、选服装等等。如果穿上生活装上舞台,除非剧情需要,否则与舞台艺术极不搭调。运动员也要穿好看的运动服,也要描描眉、画画妆的。当然,化妆水平、服装搭配有雅俗之分。关于这些方面,已有学者做过研究,出版了不少研究成果。书法的“制作”也有美丑之分,“制作”是需要的,关键看制作水平如何。“素颜”也是一种“制作”,只不过更有内涵而已。“制作”对艺术来说,不全是坏事,甚至还会推动作品“内涵”的进步。

2,4-二氯酚是一种常见的化工原料,多被用于生产杀虫剂和除草剂。老化工厂搬迁遗留下来的高浓度有机氯污染土壤,对人类和动植物产生毒性危害[12,13]。 目前,机械化学法对五氯酚、2,4,6-三氯苯酚、四氯苯醌等有机氯的降解已有研究,但对2,4-二氯酚的研究较少。因此,本试验以2,4-二氯酚为研究对象,考察了球磨方式、球磨转速、球磨时间和球料比(重量比)对2,4-二氯酚降解的影响,优化机械化学法球磨工艺参数,为实验室研究以及实际应用提供参考。

1 材料与方法

1.1 材料

设备:QM-1SP水平式行星球磨机,QM-WX4卧式行星球磨机(南京南大仪器有限公司);球磨罐体积 500 mL;3种磨球, 直径分别为 20、10、5 mm;SORVALL多用途高速台式离心机;HZQ-X100A恒温振荡培养箱;UV-1800紫外可见分光光度计(日本岛津制作所);微孔滤膜(尺寸为60 mm孔径为0.45 μm)。

1.2.2 球磨试验 试验中所降解的土壤中 2,4-二氯酚的浓度皆为1 wt.%。每次试验称取50 g土和0.5 g 2,4-二氯酚置于球磨罐中,按照不同的球料比(1∶1、2∶1、3∶1、4∶1、5∶1)放入尺寸不同的磨球,球磨机设定转速(300、350、400、450、500 r/min)球磨至预定时间,取样分析。

1.2 试验方法

2,4-二氯酚含量测定方法采用紫外分光光度法[15,16],波长 286 nm,去离子水为参比液。 测量计算得 2,4-二氯酚标准曲线为 A=0.012 6x+0.010 6,R2=0.999 3,A 为吸光度,x 为 2,4-二氯酚质量浓度,加标回收率98%~102%。

1.2.3 球磨产物中2,4-二氯酚的提取 称取相应球磨时间的土5 g置于100 mL锥形瓶中,加入50 mL甲醇溶液,超声萃取20 min,恒温振荡2 h,离心20 min(4 000 r/min),过微孔滤膜,取上清液 5 mL,用水定容到 100 mL,待测[3,14]

试剂:2,4-二氯酚纯品(沃凯);甲醇,色谱纯;纯净水等。

球料比小,磨球与物料接触面积小,磨球碰撞产生的能量传递到物料中也少,利用率低,反应的能量利用少,降解效果差;随着球料比的增加,接触面积也增加,磨球之间碰撞产生的能量增加,从而使更多的能量可以传递给物料,增加反应速率[5,18],同时随着球料比的增加促使物料升温,这些都有利于提高污染物的去除效率。 球料比分别设为 1∶1、2∶1、3∶1、4∶1 和 5∶1,其他条件不变,测定 2,4-二氯酚含量,降解率如图3所示。由图3可以看出,当球料比为1∶1时,球磨降解效率差,球磨20 h后,2,4-二氯酚降解率为40%左右;随着球料比的增加,降解效率在增加,当球料比为5∶1时,降解效果与球料比为4∶1时基本一致,16 h后,2,4-二氯酚降解率在80%以上,当球料比继续增加时,降解效果基本相同。因此,适宜的球料比为 4∶1。

(ⅱ)如果c*(t)=0,即则问题仍转化为齐次问题.当Κ≥0时,问题的一般解(16)右边还要添加一项Φ1(z);当Κ<0时,由于相应问题只有零解Φ0(z)≡0,故原问题有唯一非零解Φ1(z).

1.3 检测方法

1.2.1 土壤的采集与保存 土壤采集于无污染的野外空地,置于太阳下晒干、敲碎,过14目筛去除杂草和碎石,保存待用。经检测土壤中不含2,4-二氯酚。

2 结果与分析

2.1 球磨方式对2,4-二氯酚降解的影响

分别采用水平式行星式球磨机和卧式行星球磨机进行球磨,球料比为 4∶1,转速为 400 r/min,土壤中 2,4-二氯酚浓度为 1 wt.%,球磨时间分别为 1、3、5、7、9、11、13、15、17、19、21 h, 降解率如图 1 所示。由图1可以看出,水平式行星球磨机和卧式行星球磨机对2,4-二氯酚都有很好的降解效果,球磨19 h后降解率都达到80%。球磨相同时间,水平式行星球磨机降解效果比卧式行星球磨机好,球磨17 h,水平式行星球磨机的降解率为85%。球磨过程中发现卧式行星球磨机在球磨9 h后,大部分土堆积在球磨罐口,而水平式行星球磨机中土均匀分布在球磨罐四壁和底部,磨球对土的有效碰撞功率高,能量密度大。因此,相同时间下,水平式行星球磨机降解2,4-二氯酚的效果好。

  

图1 球磨方式对2,4-二氯酚降解效果的影响

2.2 球磨转速对2,4-二氯酚降解的影响

球磨时间短,物料粒径大,比表面积小,与磨球的接触面积小,能量传递少,降解效果差;球磨时间长,物料粒径小,比表面积大,而且产生的能量多,降解效果好,但样品处理时间过长,能耗多,工作量增加,因此,适宜的球磨时间能够提高球磨效率。采用水平式行星球磨机,球料比为 4∶1,转速为 400 r/min,球磨罐置于水平式行星球磨机进行球磨,球磨时间分 别 为 1、3、5、7、9、11、13、15、17、19、21 h, 测 定2,4-二氯酚含量,降解率如图1所示。由图1可以看出,随着球磨时间的增加,2,4-二氯酚的降解率也在增加,在17 h后降解率达85%,继续球磨,能耗变大,降解率增加不明显。在球磨过程中,随着时间的增加,物料的颜色逐渐变黑,2,4-二氯酚在球重力锤击和离心力撞击共同作用下发生了化学分解,并与空气中的O2发生了氧化反应和碳化反应,表现为土壤碳化、发黑。因此,适宜的球磨时间为17 h。

  

图2 球磨转速对2,4-二氯酚降解效果的影响

2.3 球磨时间对2,4-二氯酚降解的影响

球磨转速越大,磨球之间的碰撞越快,产生的碰撞能越多,因此传递的能量就越多,作用在污染物上的能量就越多,从而将机械能转化为化学能来降解污染物[17],但是转速过快,物料容易黏在球磨罐四壁,降低球磨效率。采用水平式行星球磨机,球料比为4∶1,球磨转速分别设为 300、350、400、450、500 r/min,球磨时间分别为 5、9、13、17、21 h,测定 2,4-二氯酚含量,降解率如图2所示。由图2可以看出,转速为300 r/min 时,2,4-二氯酚降解效果相对最差; 随着球磨转速的增加,2,4-二氯酚降解率也相应增加;当球磨转速为 400、450、500 r/min时, 降解率基本相同。出于能耗考虑,适宜的球磨转速为400 r/min。

2.4 球料比对2,4-二氯酚降解的影响

“数”读浙江经济发展与城镇土地利用依存关系(徐志红等) ....................................................................11-42

  

图3 球料比对2,4-二氯酚降解效果的影响

3 结论

水平式行星球磨机和卧式行星球磨机均能有效降解2,4-二氯酚,但水平式行星球磨机降解效果好。以水平式行星球磨机为仪器,当球磨转速为400 r/min、球磨时间 17 h、球料比为 4∶1 时,2,4-二氯酚降解效果最好,达85%。继续延长研磨时间,降解率增加幅度较小。

当球磨转速、球料比一定时,随着球磨时间的增加,2,4-二氯酚的降解率也在增加,当球磨17 h后,2,4-二氯酚在球重力锤击和离心力撞击共同作用下发生了化学分解,并与空气中的O2发生了氧化反应和碳化反应,表现为土壤碳化、发黑。

在信息化技术的发展演变下,已经实现了信息化发展技术应用的集成化发展,这种发展趋势的转变对于钢轨打磨技术的发展也具有一定的影响,为了保障钢轨打磨技术的发展,在其技术的发展应用中,应该针对其技术应用进行科学化发展转变,也就是在技术的发展中,将信息化技术的发展和其结合在一起,发展成为信息化继承发展趋势,借助这种发展趋势的转变,及时实施对应的钢轨打磨技术,通过这种钢轨打磨技术的发展变化,能够将铁路线路建设中的钢轨施工技术处理好,保障了铁路的正常性通行。

总之,现代化专业群建设是高职院校展现自我实力,提高学校就业率,与区域产业有效结合,产业结构升级发展的一个专业集合,它直接体现了高职院校的整体办学理念,人才培养定位,办学特色,也是加大构建一流高职院校的主要内容,高职院校要结合自身实际特点及区域内产业发展需求等多方面因素,科学开展专业群建设,有效提高高职院校人才培养质量和专业教学水平。

参考文献:

[1]曹建保.含卤有机废物机械化学脱卤工艺及机理研究[D].武汉:武汉科技大学,2006.

[2]李国刚,李红莉.持久性有机污染物在中国的环境监测现状[J].中国环境监测,2004,20(4):53-60.

[3]周 虹,陈洪龄.机械化学法降解 2,4,6-三氯苯酚[J].环境科学与技术,2008,31(1):100-102.

[4]张 雪,张承龙,苑文仪,等.含氯有机物机械化学法脱氯试验研究[J].安全与环境工程,2015,22(3):56-59.

[5]卫樱蕾.机械化学法降解POPs实验及机理研究[D].杭州:浙江大学,2010.

[6]张冬格,隋 红,宋 静,等.CaO机械化学法去除土壤中DDTs的工艺参数优化[J].环境科学研究,2016,29(9):1336-1343.

[7]李希明,陈家镛.机械化学在资源和材料化工及环保中的应用[J].化工冶金,2000,21(4):443-448.

[8]肖松文,肖 骁.持久性有机污染物机械化学无害化处理的研究进展[J].矿冶工程,2006,26(2):53-56.

[9]宋晓岚,邱冠周,杨华明.机械化学及其应用研究进展[J].金属矿山,2004(11):34-38.

[10]DI LEO P,PIZZIGALLO M D R,ANCONA V,et al.Mechanochemical degradation of pentachloro- phenol onto birnessite[J].Journal of hazardous materisls,2013,244-245:303-310.

[11]LU S,HUANG J,PENG Z.Ball milling 2,4,6-trichl-orophenol with calcium oxide:Dechlorination experiment and mechanism considerations[J].Chemical Engineering Journal,2012,195-196:62-68.

[12]韩方岸,胡 云,吉文亮,等.长江江苏段主要城区水源有机污染物分布研究[J].实用预防医学,2009,16(1):3-8.

[13]高 鹏,孙清芳,张照韩.2,4-二氯苯酚在松花江沉积物上的吸附解析[J].哈尔滨工业大学学报,2010,42(6):967-971.

[14]张 雪,张承龙,杨义晨,等.机械化学法降解聚氯乙烯实验研究[J].环境科学与学术,2015,38(11):190-193.

[15]李金花,庄慧生.环境中荷尔蒙类化合物2,4-二氯苯酚的紫外光谱法研究及应用[J].工业水处理,2004,24(5):57-58.

[16]解天民.水中氯代酚类化合物的直接测定[J].中国环境监测,1987,3(1):147-152.

[17]DELOGU F,ORR R,CAO G.A novel macrokinetic approach for mechanochemical reactions[J].Chemical Engineering Science,2003,58(3):815-821.

[18]ABDELLAOUI M,GARRET E.The physics of mechanical alloying in a planetary ball mill-mathema-tical treatment[J].Acta Metallurgica et Materialia,1995,43(3):1087-1098.

 
陈冬,田开洋,徐成华,毛林强,张文艺
《湖北农业科学》 2018年第09期
《湖北农业科学》2018年第09期文献

服务严谨可靠 7×14小时在线支持 支持宝特邀商家 不满意退款

本站非杂志社官网,上千家国家级期刊、省级期刊、北大核心、南大核心、专业的职称论文发表网站。
职称论文发表、杂志论文发表、期刊征稿、期刊投稿,论文发表指导正规机构。是您首选最可靠,最快速的期刊论文发表网站。
免责声明:本网站部分资源、信息来源于网络,完全免费共享,仅供学习和研究使用,版权和著作权归原作者所有
如有不愿意被转载的情况,请通知我们删除已转载的信息 粤ICP备2023046998号