有序介孔碳吸附去除废水中邻氯苯酚和对氯苯酚的研究

1 前言

氯酚类化合物是常见的环境类污染物，主要来源是造纸、印刷、皮革、制药等工业的原料和防腐消毒。氯酚类化合物具有致畸、致癌、致突变的”三致”作用^[1]，其在环境中具有稳定性和生物累计性，对环境和生物造成巨大的影响。影响氯酚类化合物溶解性的主要是苯环上的氯原子数量，氯原子数量越多，溶解性越差^[2]，而在氯原子数量相同时，影响溶解性的主要是氯原子的位置，间位氯取代基的溶解性和毒性都超过邻位氯取代基^[3]。水体中主要存在的是4-氯酚、2,4-二氯酚、2,6-二氯酚、2,4,5-三氯酚、2,4,6-三氯酚、2,3,4,6-四氯酚和五氯酚，因此在处理含有氯酚类化合物废水是要考虑到不同氯酚的溶解性，使废水处理难度提高。

氯酚类化合物来源广、危害大且稳定性好，如果未经处理直接进入环境中，将会污染环境进而对人类产生安全威胁。目前，氯酚类化合物在水体环境和土壤环境中大量存在，在我国，由于降水和水的流动性的影响，北方水体受到氯酚类化合物的污染比南方水体严重 ^[4]，黄河流域的氯酚类化合物较长江流域的氯酚类化合物含量会高上50%。

2氯酚类化合物的处理方法

2.1. 物化法

吸附法是利用孔道结构复杂、比表面积较大的固体材料作为吸附材料从废水中将污染物吸附脱除的方法。目前，常用的吸附剂包括活性炭、介孔碳、膨润土和树脂等。王亮^[5]等率先使用活性焦处理含卤代芳香族有机化合物废水，使得吸附后的氯酚类化合物废水的含毒性下降99.09%。Yimin Li^[6]等利用十六烷基三甲基胺（CTMA）改性负载零价纳米铁的膨润土，改性的膨润土促进纳米零价铁对于氯酚的还原，从而去除水中的氯酚类化合物（主要是2-氯酚、2,4-二氯酚、2,4,6-三氯酚和五氯酚）。高海鹰^[7]等则以凹凸棒为吸附剂，利用十六烷基三甲基溴化铵对其进行有机改性，改性后的凹凸棒对地下水中的2,4-二氯苯酚的去除率高达91.7%，而改性前的凹凸棒去除率仅为27.8%。吸附法对于氯酚类化合物的去除率高、不产生二次污染且对氯酚类化合物的毒性去除率高。吸附法主要的问题是吸附剂的再生和处理，处理成本巨大且无法采取普通的处理方法。

2.2. 化学法

2.2.1. 高级氧化

高级氧化主要是利用具有强氧化性的#183;OH在电、光、催化剂等条件下将氯酚类化合物降解成其他小分子有机物。由于氯原子对苯环上的电子产生强烈的吸引，使苯环上的电子云密度降低，从而成为疏电子环，因此氯酚类化合物很难发生亲点电反应，使得氧化过程难度增大，取代氯原子越多，越难被氧化，高级氧化法利用酚羟基与铁离子Fe³ 的配位作用形成络合物，可以重新调整苯环上电子云的分布，提高氯酚废水的可生化性^[26]。高级氧化处理使氯酚废水中的氯酚含量呈现断崖式下降，如图一为黄旎^[26]采用高级氧化法处理氯苯酚废水后得到的实验数据。目前，降解氯酚类化合物的主要高级氧化法有芬顿法、电化学法和催化法等^[12]。