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    氯代酚類污染物光催化降解研究進展

    2021-09-24 13:29:00胡冬慧井立強
    關(guān)鍵詞:氯代酚類苯酚

    胡冬慧,閆 蕊,曲 陽,*,井立強,*

    (1.黑龍江大學(xué) 化學(xué)化工與材料學(xué)院 功能無機材料化學(xué)教育部重點實驗室,哈爾濱 150080;2.黑河學(xué)院 理學(xué)院,黑龍江 黑河 164300)

    0 引 言

    氯代酚類污染物是一類對自然環(huán)境及人類健康具有嚴(yán)重危害的污染物,是合成有機化工產(chǎn)品的重要原料之一,常存在于工業(yè)廢水中。在殺菌(防腐)劑中,起到殺菌抗腐作用,常用藥物的原料也包含了一定量的氯代酚成分[1]。氯代酚經(jīng)污水排放、焚燒或日常生活等途徑進入環(huán)境中,土壤及水體是氯代酚主要的儲存媒介,且能夠長期穩(wěn)定的存在。氯代酚進入生物體內(nèi),可使各項器官受到損害,延緩胚胎發(fā)育,抑制生物代謝過程,且能在生物體內(nèi)不斷累積[2]。人類如長期接觸含氯代酚類污染物的水體或誤食已中毒的魚類等,氯代酚進入體內(nèi)會出現(xiàn)惡心、頭暈等不適感,甚至?xí)l(fā)生引發(fā)癌癥、畸形或者發(fā)生突變。我國已將系列氯代酚類污染物列入《國家危險品名錄》,相關(guān)環(huán)境類標(biāo)準(zhǔn)也將其含量做出了明確的規(guī)定。在國外,美國環(huán)保署、美國《應(yīng)急計劃與社區(qū)知情權(quán)法案》以及歐洲環(huán)境署[3]將其列入了優(yōu)先污染物名單之中。氯代酚類污染物所帶來的危害已成為全球性重點關(guān)注的問題,高效降解氯代酚類污染物則成為解決環(huán)境危害和人類危害的重要策略。因此,如何實現(xiàn)高效降解、轉(zhuǎn)化氯代酚則成為科學(xué)家們一直思考和研究的問題。

    降解氯代酚類污染物的方法種類繁多,主要有物理吸附法[4-6]、生物降解法[7-10]、過硫酸鹽法[11-13]和Fenton試劑法[14,15]等傳統(tǒng)的環(huán)境凈化技術(shù)。近年迅速發(fā)展起來的光催化技術(shù)受到廣泛關(guān)注。光催化技術(shù)以太陽能(綠色能源)為能源,降解過程徹底,無二次污染,與當(dāng)今提倡的綠色化學(xué)理念相吻合。太陽光激發(fā)光催化劑可產(chǎn)生降解活性物種,多種活性物種氧化、還原能力強,可實現(xiàn)污染物的高效降解。因此,發(fā)展光催化技術(shù)實現(xiàn)氯代酚類污染物高效降解具有重要的意義。本文從氯代酚類污染物的結(jié)構(gòu)入手,概括總結(jié)其理化性質(zhì)、毒性及來源,綜述應(yīng)用光催化技術(shù)降解氯代酚類污染物的研究現(xiàn)狀和降解機制,以及對其后續(xù)的發(fā)展前景進行展望。

    1 氯代酚類基本結(jié)構(gòu)及理化性質(zhì)

    1.1 基本結(jié)構(gòu)

    苯環(huán)上的1個或多個氫原子被不同個數(shù)的氯原子所取代,組成了氯代酚的基本結(jié)構(gòu)。根據(jù)氯取代基個數(shù)及取代位置的不同,可將系列氯代酚類污染物分為5大類共19種[16],其中包括一氯苯酚(Monochlorophenol)3種、二氯苯酚(Dichlorophenol)6種、三氯苯酚(Trichlorophenol)6種、四氯苯酚(Tetrachlorphenoxide)3種及五氯苯酚(Pentachlorophenol)。氯代酚類化合物結(jié)構(gòu)是十分穩(wěn)定的,這取決于苯環(huán)上的電子云密度。Cl原子具有強的吸電子能力,使苯環(huán)上的π 電子云發(fā)生偏移,向Cl原子處富集,降低了苯環(huán)上的電子云密度,失電子能力減弱,從而使得苯環(huán)結(jié)構(gòu)十分穩(wěn)定。此外,Cl原子位于p軌道的電子易與苯環(huán)上的 π 軌道電子形成共軛體系,形成非常穩(wěn)定的C-Cl鍵。由此,氯代酚類污染物因其穩(wěn)定的苯環(huán)結(jié)構(gòu)和C-Cl鍵,使其能在環(huán)境中長期穩(wěn)定的存在,同時為高效降解氯代酚增加了難度和挑戰(zhàn)。因此,氯代酚類污染物降解的關(guān)鍵在于C-Cl鍵的斷裂。

    1.2 理化性質(zhì)

    氯代酚類污染物進入自然環(huán)境中,能夠直接滲透進入土壤和水體中,且易富集在生物體內(nèi),這些特性與其具有的理化性質(zhì)是分不開的。氯代酚類污染物的溶解性和正辛醇/水分配系數(shù)(logKow)決定了對自然環(huán)境和人類健康的危害程度。相關(guān)氯代酚的理化性質(zhì)見表1。

    表1 氯代酚類污染物理化性質(zhì)[17]

    相比其它氯代酚類污染物,一氯苯酚具有最佳的溶解度,五氯苯酚溶解度最低。隨著氯取代基個數(shù)的增多,溶解度逐漸減小。溶解度越高則越易滲透進入土壤乃至地下水等。氯代酚存在于水環(huán)境中時,可與堿金屬(鈉,鉀)發(fā)生反應(yīng),生成水溶性極高的鹽,穩(wěn)定存在于水中。此外,隨著氯取代基個數(shù)的增多,其PKa值逐漸減小,說明氯代酚的酸堿性與氯取代基個數(shù)有關(guān)。環(huán)境pH值影響氯代酚在環(huán)境中存在的形式,環(huán)境pH值低時,氯代酚主要以分子形式存在,易被有機物質(zhì)吸附;pH值高時,則以易溶于水的酚鹽形式存在。氯代酚類污染物在環(huán)境范圍中的遷移、轉(zhuǎn)化和分配等情況嚴(yán)格受logKow影響。氯原子數(shù)增多,logKow值隨之增大,親油性增強,即更易溶于有機溶劑而不易溶于水。

    2 氯代酚類污染物的來源及危害

    2.1 自然及社會來源

    氯代酚類污染物的來源主要分為自然和人為兩方面。自然方面主要是由于動、植物經(jīng)大自然的作用下生成腐殖酸后再經(jīng)氯化過程而產(chǎn)生。相對于自然界產(chǎn)生的氯代酚而言,人為制造和排放的氯代酚則是氯代酚污染的重要組成部分。氯代酚類化合物作為一種重要的有機化工原料和中間體,被廣泛應(yīng)用于化學(xué)試劑生產(chǎn)、裝潢涂料、防腐劑、除草劑和殺蟲(菌)劑等生產(chǎn)過程[18],據(jù)報道全球范圍內(nèi)每年總產(chǎn)量約為2×105t。一氯苯酚被經(jīng)常用作多氯代酚的原料來使用;二氯苯酚則是植物生長素(2,4-D)的原料之一;三氯苯酚常被用作抗菌劑、防腐劑;四氯苯酚的應(yīng)用則相對較少,主要針對于植物保護液的生產(chǎn);五氯苯酚則被常用于制備木材粘結(jié)劑的原料之一,五氯苯酚也在涂料業(yè)、石油勘探和農(nóng)藥制造業(yè)中被廣泛使用。此外,水處理過程中加入的次氯酸可與水中含有的酚反應(yīng)生成氯代酚;有機物的不恰當(dāng)焚燒也可將大量的氯代酚釋放到環(huán)境當(dāng)中。

    總之,氯代酚的社會需求量巨大,使用范圍涉及人類生活的多個方面。如果生成或剩余的氯代酚經(jīng)過不當(dāng)?shù)奶幚?、事故泄漏或有機物違規(guī)焚燒等途徑被釋放進入環(huán)境,不僅對環(huán)境、生物造成不可估量的傷害而且還會嚴(yán)重危害人類的健康。

    2.2 毒性及危害

    氯代酚類污染物較大的環(huán)境污染風(fēng)險主要因其理化性質(zhì)、毒性和環(huán)境持久性等因素造成。早在1990年,氯代酚類化合物被列于我國水中優(yōu)先控制污染物黑名單。在GB 5749-2006《生活飲用水衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)》中規(guī)定了2,4,6-TCP、PCP 不得大于200、9 μg·L-1[19]。根據(jù)我國《環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)》(GB3838-2002),工業(yè)廢水(GB8978-1996)和地表水中2,4-DCP的濃度必須分別小于2.0、0.017 mg·L-1。1998年我國制定的《國家危險品名錄》中,氯代酚類系列化合物被包含其中。同時美國環(huán)保署也將其列入65類129種優(yōu)先污染物名單之中。氯代酚類污染物的毒性主要來自于氯的存在,其本身作為高環(huán)境風(fēng)險物質(zhì),賦予氯代酚更高的生物毒性。并且氯代酚類污染物的毒性高低取決于氯取代基的個數(shù)和位置,氯取代基的個數(shù)與其毒性成正比。

    在我國工業(yè)廢水中,含有氯代酚類污染物的廢水占16%,這些廢水通過如地表水富集或大氣吸附沉降等形式進入自然的環(huán)境水體系中。進入水體后,因其強富集能力,易富集在水生物體中,嚴(yán)重影響水生物體的生長和存活。氯代酚類污染物造成水生生物的急性毒害作用的濃度范圍為1~10 μg·L-1[20],Li E等[21]研究證明了2,4-DCP和PCP對黑頭鰷魚的胚胎發(fā)育和心跳率等生物體機能均會產(chǎn)生劑量依賴,且PCP的毒性要明顯強于2,4-DCP。對水生植物而言,完全吸收氯代酚類污染物僅需10~20 min,氯代酚類污染物對水中微生物的影響則更加嚴(yán)重,少量即可產(chǎn)生危害。與易吸附、強富集相比,氯代酚的降解則是艱難且周期很長的過程。當(dāng)在水中的含量達(dá)到一定限度時,水體會產(chǎn)生惡臭味,造成嚴(yán)重的持續(xù)性污染。

    氯代酚類污染物對人類的危害則主要是通過口或皮膚接觸進入體內(nèi),從而對人體造成不同程度的危害。世界衛(wèi)生組織規(guī)定飲用水中2-CP、2,4-DCP和2,4,6-TCP的最高允許濃度分別為10、40、300 μg ·L-1[19],長期飲用含高濃度氯代酚的水則會產(chǎn)生頭昏,貧血,皮膚瘙癢等,甚至產(chǎn)生“三致”效應(yīng),并可能會影響下一代的生長。低濃度氯代酚不會致癌但對微小生物如細(xì)菌等則會產(chǎn)生致突變效應(yīng)。研究表明,氯代酚類化合物能夠?qū)?nèi)分泌產(chǎn)生干擾或產(chǎn)生潛在干擾。當(dāng)?shù)蛣┝块L期存在時,容易使人和生物的內(nèi)分泌系統(tǒng)紊亂。

    氯代酚類污染物對環(huán)境及人類的危害日益嚴(yán)重,已經(jīng)發(fā)展成為全球性問題,各國研究者都在研究有效的降解辦法,從而實現(xiàn)對氯代酚類污染物的高效降解。近些年得到迅速發(fā)展的新興光催化技術(shù),則憑借其獨特的優(yōu)勢而得到了廣泛的關(guān)注并成為研究熱點。該技術(shù)利用太陽能為光源,以半導(dǎo)體為光催化劑,在光照條件下實現(xiàn)污染物降解、能源轉(zhuǎn)化等過程。該過程反應(yīng)條件溫和,無二次污染,符合綠色化學(xué)理念。半導(dǎo)體光催化劑在光照激發(fā)下,可產(chǎn)生多種對污染物進行攻擊降解的活性物種,具有強的氧化能力,是實現(xiàn)高效降解污染物的有效途徑,具有廣闊的發(fā)展前景。

    3 氯代酚類污染物的光催化降解

    3.1 光催化技術(shù)原理

    光催化原理見圖1。由圖1可見,當(dāng)半導(dǎo)體材料被能量大于其帶隙能(Eg)的光照射時,半導(dǎo)體價帶(VB)中的電子被激發(fā)到其空的導(dǎo)帶(CB)中形成光生電子,相應(yīng)的在價帶中留下了帶正電的空位即光生空穴。隨后光生電子、空穴分別遷移至表面,引發(fā)還原、氧化反應(yīng),生成多種自由基活性物種,從而實現(xiàn)對污染物的降解。在此過程中,光生電子和空穴會在表面及體相發(fā)生復(fù)合,而這種復(fù)合不利于光催化過程有效進行,因此為提高光催化活性,如何促進電荷分離則是研究者們重點考慮的關(guān)鍵問題之一。

    圖1 半導(dǎo)體光催化基本原理

    (1)

    (2)

    (3)

    (4)

    (5)

    (6)

    (7)

    (8)

    3.2 光催化技術(shù)用于氯代酚類污染物的降解

    光催化降解是指利用廉價且綠色的太陽能為驅(qū)動力,以半導(dǎo)體材料為催化劑,利用光催化過程中所產(chǎn)生的各種活性自由基物種,實現(xiàn)對污染物分子的降解及礦化。氯代酚類污染物作為極難降解的環(huán)境污染物之一,在太陽光下自降解的過程是很難發(fā)生的,此時加入半導(dǎo)體光催化劑,才可以實現(xiàn)光催化降解。隨著科學(xué)研究的不斷拓展和深入,可用于氯代酚類污染物光催化降解的光催化劑種類日益豐富。本文主要針對研究較為廣泛的相關(guān)光催化劑如TiO2[22-24],C3N4[25-26]和含鉍材料[27]等對氯代酚類污染物的降解研究進行概括總結(jié)。

    3.2.1 TiO2半導(dǎo)體光催化材料

    20世紀(jì)70年代,TiO2被發(fā)現(xiàn)在紫外光照射下可以分解有機物,開啟了TiO2降解污染物的研究。王磊等[28]通過負(fù)載石墨烯(GO)對TiO2進行改性,探究復(fù)合體對2,4-DCP的降解性能。負(fù)載石墨烯后,復(fù)合體具有較大的比表面積,利于2,4-DCP的吸附,且電荷分離增強,最終實現(xiàn)降解活性的顯著提升,石墨烯的負(fù)載量達(dá)到5%時2,4-DCP降解率達(dá)到了最佳值,幾乎是TiO2的1倍。此外,還發(fā)現(xiàn)隨著降解反應(yīng)的進行,反應(yīng)體系pH值會因降解中間產(chǎn)物(羧酸等)的產(chǎn)生而改變,進而影響降解活性。經(jīng)研究發(fā)現(xiàn),將反應(yīng)體系pH值保持在9時,可對2,4-DCP表現(xiàn)出最佳的降解活性。Li F等[29]以石墨烯為模板,通過構(gòu)建二維層狀結(jié)構(gòu)(圖2(a)),實現(xiàn)了電荷的快速傳輸。此外石墨烯的加入拓寬了帶隙,提高了TiO2的可見光響應(yīng),降解活性得到綜合提高。添加2.0 wt%石墨烯的G/TNS在120 min內(nèi)降解約為99.2%的4-CP,偽一級速率常數(shù)(k1)為0.041 min-1,是未改性銳鈦礦降解的21倍。并揭示了·OH作為主要的降解活性物種的4-CP降解路徑(圖2(b))。Azami M S等[30]設(shè)計合成了Z型g-C3N4/FST(纖維硅二氧化鈦)復(fù)合體系,當(dāng)CN占10w%時降解2-CP效果最佳,降解效率93%。10w%CNFST具有大量的缺陷位點如氧缺陷和金屬缺陷等,這些缺陷的存在使得TiO2帶隙變窄,調(diào)整了電子能帶結(jié)構(gòu),增強了Z型體系的氧化還原能力,光生h+在降解過程中發(fā)揮了主要的作用。Z型異質(zhì)結(jié)體系在光催化降解眾多酚類化合物的廢水處理中具有良好的潛力(圖3)。

    為更高效、快速的實現(xiàn)對氯代酚的完全降解,以TiO2為基礎(chǔ)的三元光催化劑受到關(guān)注。Moraes N P等[31]建立了以二氧化鈦、氧化鈮和碳凝膠為基礎(chǔ)的三元光催化劑,利用TiO2和Nb2O5構(gòu)成的Ⅱ型異質(zhì)結(jié)和碳凝膠良好的導(dǎo)電性能,有效的促進了電荷分離,4-CP的降解效率得到了有效的提升,5 h降解效率可達(dá)90%。

    3.2.2 g-C3N4半導(dǎo)體光催化材料

    g-C3N4具有適宜的帶隙結(jié)構(gòu)(2.7 eV)且成本低、穩(wěn)定性好,具有廣闊的發(fā)展前景。隨著針對g-C3N4應(yīng)用研究范圍的不斷擴大,環(huán)境領(lǐng)域中的氯代酚降解的研究得到了關(guān)注。但因其光生電子—空穴易復(fù)合,光學(xué)吸收范圍有限等原因限制了其對氯代酚的高效降解。通過多種改性策略來彌補g-C3N4的不足,提高電荷分離,提高對氯代酚類污染物的降解活性。Kumaresan N等[32]設(shè)計構(gòu)建了g-C3N4/ZnO(2D/1D)異質(zhì)結(jié),在全光照射下, CNZ0.75樣品表現(xiàn)出最佳的4-CP 降解活性,40 min光照降解近90%,降解過程在h+成為主要的活性物種。g-C3N4/ZnO異質(zhì)結(jié)的構(gòu)建有效降低了電子—空穴復(fù)合速率,提升了對4-CP的降解效率(圖4)。Ali S等[33]利用三元BiFeO3-g-C3N4-WO3復(fù)合體實現(xiàn)了雙Z型體系的構(gòu)建。可見光照射下實現(xiàn)了63% 的2,4-DCP降解,是g-C3N4單體的4.2倍(圖5(a))。三元催化劑界面間強協(xié)同作用有效的增強了光學(xué)吸收和電荷分離,有效提高了2,4-DCP的降解率?!H在降解過程中發(fā)揮了主要的降解作用,通過產(chǎn)物分析,對降解過程的路徑進行了分析。與此同時,三元體系實現(xiàn)了在無助催化劑的條件下,降解的同時產(chǎn)氫的雙功能化目標(biāo)(圖5(b))。BiFeO3和WO3的電子與g-C3N4的空穴結(jié)合(圖5(c)),保留具有強還原能力的C3N4的電子和BiFeO3和WO3強氧化能力的空穴,最終實現(xiàn)高效的2,4-DCP降解。

    圖4 CNZ0.75二元復(fù)合體光催化降解

    圖5 可見光照射下2,4-DCP光催化降解活性(a),無助催化劑Pt的作用下的可見光產(chǎn)氫性能(b)和可見光照射下BFO-CN-WO復(fù)合材料的帶隙,電荷轉(zhuǎn)移和分離以及光催化過程(c)

    3.2.3 含鉍半導(dǎo)體光催化材料

    圖6 磷酸鹽修飾BiOBr光生電荷轉(zhuǎn)移、分離和光催化過程(a)和0.3PP-BiOBr光催化降解2,4-DCP可能的降解路徑(b)

    Guo Y等[35]設(shè)計合成了三元復(fù)合體系,利用Ag的SPR效應(yīng)和碳量子點的共同作用,增強了對可見光的捕獲能力,促進了電荷分離,從而實現(xiàn)了對4-CP的高效降解??梢姽庹丈湎碌慕到饣钚詫Ρ热缦拢?.9 Ag/2CDots/BiOBr(88.58%)>0.9Ag/BiOBr(68.12%)>2 CDots/BiOBr(62.12%)>BiOBr(47.15%),三元復(fù)合體的降解率達(dá)到了近90%(圖7)。孫寧等[27]通過構(gòu)建BiPO4/β-Bi2O3異質(zhì)結(jié)微球,對2-CP的降解表現(xiàn)出了較高的光催化活性,是傳統(tǒng)的TiO2的5倍。BiPO4作為高能電子接收平臺,有效延長了光生電子壽命,促進電荷分離。此外,β-Bi2O3對2-CP的強吸附也使降解效果得到很好的體現(xiàn)。并且在無氧條件下,實現(xiàn)了降解的同時產(chǎn)氫,這種雙功能光催化劑為在單一光催化體系中實現(xiàn)含氯污染物處理與產(chǎn)氫的一體化提供了新的思路。

    圖7 Ag/CDots/BiOBr光生電荷分離和轉(zhuǎn)移的光催化機理(a)和BiPO4/β-Bi2O3納米復(fù)合體光生電荷轉(zhuǎn)移機制(b)

    3.3 氯代酚光催化降解機制

    3.3.2 ·OH降解機制

    李佳棟等[37]利用鹵素修飾后的C3N4實現(xiàn)2,4-DCP的高效降解并揭示了以·OH為主的降解機制。而Zada A等[38]合成了SPRAu-(TiO2/g-C3N4)納米復(fù)合材料對二氯苯酚的降解也是以·OH為主的降解機制,同樣得到了相同的路線。首先·OH進攻脫去氯離子的同時,連接上羥基基團。此路線由于羥基空間位阻的原因,對位上的氯離子被首先脫去的幾率更大,形成2-氯對苯二酚(m/z=143.5),而后,·OH繼續(xù)進攻芳香環(huán),形成苯醌類物質(zhì),直至繼續(xù)進攻脫去第二個氯離子而形成m/z=141的多羥基苯酚,隨后形成開環(huán)后的羧酸類以及其他小分子化合物,最終實現(xiàn)礦化。Humayun M等[39]合成的含鉍鐵酸鑭復(fù)合材料研究比對了對二氯苯酚的降解機制。通過串聯(lián)質(zhì)譜驗證的中間產(chǎn)物結(jié)果得到,降解機制仍以·OH為主,·OH直接脫去苯環(huán)上的氯離子,鄰位上的氯離子因為更有活性首先被進攻,而生成對氯苯酚(m/z=127.5),隨后由于失去氯離子的苯環(huán)上相應(yīng)位置仍具有活性位點,致使-OH易于結(jié)合到苯環(huán)上形成2-氯鄰苯二酚(m/z=143.5)等中間產(chǎn)物。·OH繼續(xù)進攻脫掉第二個氯離子,生成m/z=123的中間產(chǎn)物以及苯環(huán)開裂后的羧酸和醛等小分子化合物,最終礦化。劉翀等[40]設(shè)計合成了具有P-O功能橋連的TiO2/C3N4復(fù)合體,實現(xiàn)了對2,4-DCP高效降解,其同樣得到了以·OH為主要活性物種的降解機制。Li S P等[41]揭示了利用·OH實現(xiàn)2,4-DCP 有效降解的降解機制。

    3.3.3 h+降解機制

    Sun N等[27]設(shè)計合成的BiPO4/β-Bi2O3異質(zhì)結(jié)微球降解2-CP的主要活性物種便以h+為主,通過LC-MS檢測分析確定了h+首步脫氯的降解過程見圖8。對3-CP和4-CP的降解物種進行分析,同樣表現(xiàn)出了以h+為主的降解機制。

    圖8 0.5BP-BO對2-CP的降解路線

    Sun N等[42]設(shè)計構(gòu)建P-O橋聯(lián)SnO2/混相Bi2O3復(fù)合體(5S-1.5P-BO440),利用高能級電子平臺策略,加強電荷分離能力,提高2,4-DCP降解活性。進一步通過對降解產(chǎn)物的分析,揭示2,4-DCP降解路徑見圖9。2,4-DCP首先受h+進攻,脫去鄰位Cl,形成對氯苯酚(m/z=127.5)。鄰位脫去Cl之后仍具有活性位點,進一步通過·OH的后續(xù)作用形成對氯二酚(m/z=143.5),隨著·OH和h+的作用,完成后續(xù)的開環(huán)成羧酸或醛等小分子中間產(chǎn)物和最終礦化的過程。

    圖9 5S-1.5P-BO440對2,4-DCP的降解路線

    4 氯代酚類污染物的研究展望

    氯代酚因其特殊的理化性質(zhì)而成為全球范圍重點監(jiān)控的高毒性且難降解的污染物之一,針對氯代酚類污染物的降解方法也得到了廣泛的研究。傳統(tǒng)的降解方法降解活性較高,但成本較高、操作復(fù)雜和產(chǎn)生更高毒性的中間產(chǎn)物等缺點限制了發(fā)展。發(fā)展高效降解且無二次污染,操作性強,成本較低的降解技術(shù)是十分重要的。近年來,針對氯代酚類污染物的光催化降解研究日益深入,不同種類的光催化劑發(fā)揮其優(yōu)異的光催化性能實現(xiàn)了對氯代酚類污染物的高效降解。因此,在未來發(fā)展氯代酚類污染物降解時,可從以下幾角度進行深入了解和廣泛研究:

    1)現(xiàn)有的降解方法,包括光催化,可以有效的實現(xiàn)氯代酚類化合物的降解,但不同方法中仍存在著各自的局限性,發(fā)展多種方法的協(xié)同技術(shù)是趨勢,如光芬頓法、光電催化降解等。了解每種方法的優(yōu)勢,發(fā)揮有效的協(xié)同作用才是關(guān)鍵。

    2)光催化過程中的活性物種較多,不同的活性物種降解機制也不盡相同,降解機制十分復(fù)雜。降解機制尚不清楚,尤其是降解過程機制不明確。此外,針對降解過程產(chǎn)生的中間體的有效監(jiān)測體系也尚不成熟,缺乏有效的檢測手段。因此,發(fā)展能夠?qū)到膺^程中間體進行精準(zhǔn)的檢測和分析手段是必要的。

    3)氯代酚類污染物作為污染物的同時具有較大的內(nèi)涵能,是可利用的有機化合物資源,也是藥物合成前驅(qū)體和有機化工原料等。從環(huán)境能源可持續(xù)角度,可控轉(zhuǎn)化氯代酚類污染物為重要的有機化工合成中間體,比直接礦化降解更有意義?;谶x擇性首先脫氯,進而選擇性轉(zhuǎn)化氯酚為有價值的化學(xué)中間體具有重要的科學(xué)意義。

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