羟胺活化PMS氧化降解酚类有机物及硝基化副产物的产生

羟胺活化PMS氧化降解酚类有机物及硝基化副产物的产生基于过一硫酸盐（PMS）的高级氧化技术被广泛应用于环境修复与水处理过程。 PMS能够被光、热、过渡金属离子等活化,产生强氧化性的羟基自由基（ 0H或 硫酸根自由基（S04 -）氧化降解水中有机污染物，受到国内外研究人员的广泛关 注。近期，研究人员提出利用含氮还原剂羟胺（NH20H活化PMS产生硫酸根自由 基氧化降解有机污染物。然而,羟胺作为一种含氮无机物，活化PMS氧化降解有机 污染物过程中是否会导致含氮副产物生成 ?目前还没有相关研究报道。因此，为了进一步了解羟胺活化PMS对有机物的去除效果及这一活化方式的 潜在环境风险，本文重点研究了羟胺活化PMSS化降解酚类有机物的降解规律及 硝基化副产物的生成机制。为了便于研究羟胺活化PMS体系中硝基化副产物的生 成, 以结构简单的苯酚作为目标有机物 , 考察苯酚的降解与硝基酚的生成。研究结果表明，羟胺/PMS体系能够氧化降解苯酚，同时生成硝基化副产物2- 硝基酚（2-NP）和4-硝基酚（4-NP），但没有观察到二硝基酚和三硝基酚的生成。 在 pH=4时苯酚的降解达到最大，pH=5时硝基酚的生成达到最大；当PMS与羟胺的浓 度比为1:2时，苯酚的降解程度最大,当PMS羟胺的浓度比为1:1时体系中生成 的硝基酚最多。羟胺/PMS体系还能够氧化降解其他类型酚类有机物（如：三氯生、醋氨酚、 双酚A、双酚S）,通过高分辨液相质谱联用仪（AB SCIEX QTOFR5600测定反应体 系中同样生成相应硝基化副产物。 利用醇类自由基抑制实验 （叔丁醇、甲醇）和特 征有机物硝基苯降解实验间接验证羟胺/PMS体系氧化降解有机物的反应机理。向羟胺/PMS氧化降解苯酚的反应体系中加入自由基抑制剂叔丁醇和甲醇发现甲醇对苯酚降解的抑制作用明显优于叔丁醇 ，同时结合甲醇、叔丁醇与 0H和S04-两种自由基的反应速率的差异,初步判定S04-是体系的主要活性物质。 研究中进一步利用硝基苯与 0H和S04 -反应速率的差异，确定羟胺/PMS体系 的活性物质是 0H和S04-,但S04 -是体系的主要活性物质。体系中活性氧物质的产生与消耗随着 pH的增加而增加，当pH=4时活性氧物 质的稳态浓度达到最大值。羟胺/PMS体系中产生的各种活性氮物质(N0,N02,N203,0N00H,N02是硝基化副产物(2-NP和4-NP)产生的直接原因 但由于各种活性氮物质参与苯酚硝基化的具体路径有所不同 , 并且各自的产生剂 量随着反应条件的改变而发生变化 , 导致了生成的两种单硝基酚的比例关系也随 着条件的变化而改变。考察了外加阴离子(氯离子、亚硝酸根离子)对羟胺/PMS体系中苯酚降解和 硝基化副产物生成的影响。结果表明，在不同pH条件下呈现出不同的影响规律。低pH条件下(pH=4),外加阴离子对苯酚降解的影响很小，但是却会增加硝基化副产物的产量；高pH条件下(pH=6),外加阴离子对苯酚的降解和硝基化副产物 的生成都会起到抑制作用。这种差异是由羟胺 /PMS体系中活性氧物质的稳态浓度在不同pH条件下的差异造成的。