1. 研究目的与意义、国内外研究现状（文献综述）
近年来，随着全球经济的迅猛发展，工业、农业、制造业、能源生产等近代工业快速发展，使得人们对有机化学品的需求越来越大。据统计，全球已知的化学品有1000多万种，并且每年仍有超过1000种的化学品被合成[1]。大量有毒有机污染物的排放使得环境污染状况日益严重，对人体健康也构成了巨大的威胁。其中，与人类息息相关的饮用水安全问题显得尤为突出。目前，全世界通过水检测器检出的2000多种有机污染物中，饮用水就有近800种，致癌及促癌污染物38种，致突变污染物56种[2]。
环境水体中的主要污染物有有机氯农药、芳烃、卤烃、高分子聚合物等类化合物。它们在水体中的溶解度虽然不高，但难降解，具有持久性，可导致人体的慢性中毒，严重威胁到人类的健康。在我国，由于水体有机污染物的影响，已经有接近40%的河段不能用作饮用水源。其中，城市中不适合做饮用水源的水域已占78%；50%的地下水已被污染，这大大加剧了我国水资源短缺的现状[3]。硝基芳烃作为常见的有机污染物，一直困扰着人类的饮用水安全以及环境污染问题。由于硝基芳烃具有易挥发、难降解、高毒性以及致癌性等特点，均已被美国epa列为环境优先控制污染物[4]。
对氯硝基苯（pcnb）是一类典型的卤代硝基芳烃，在农药、染料、除草剂等很多工业合成领域被作为中间体广泛应用，是一种重要的化工原料。2003和2004年两年内，我国对氯硝基苯的年均生产量约为2.5105吨占全世界pcnb总生产量的60%[5]，相应生产废水的不达标排放直接导致了在我国部分主要水体中，可检测到不同浓度的pcnb。
2. 研究的基本内容和问题
研究的目标 （1）研究锌活化过硫酸钠降解对氯硝基苯的影响因素，探究最佳反应条件。 （2）推测可能的反应机理。 研究内容 （1） 研究单独Zn(0)、单独PS、Zn(0)/PS三种体系降解对氯硝基苯的影响。 （2） 研究初始pH、PS初始浓度、锌粉用量、pCNB初始浓度对降解对氯硝基苯的影响。 （3） 加自由基淬灭剂探究反应中自由基的种类。 （4） 确定最佳反应条件后，检测TOC和COD的变化来探究目标物的矿化程度。 （5） 分析中间产物，推断可能的反应机理。 拟解决的关键问题 测定反应过程中的自由基及中间产物，推断可能的反应机理。 |
3. 研究的方法与方案
研究方法 （1）在恒温水浴摇床里进行批式试验，研究单独Zn(0)、单独PS、Zn(0)/PS这三种不同体系中对氯硝基苯的浓度变化，分析不同体系对氯硝基苯的降解效果。 （2）在（1）的基础上，进一步研究体系的pH、锌粉用量、PS及pCNB的初始浓度等因素对降解对氯硝基苯的影响，确定最佳实验条件。 （3）OH采用淬灭剂叔丁醇来检测，SO4-采用淬灭剂L-组氨酸来检测；OH和SO4-自由基均可采用电子顺磁共振仪（EPR）进行测定。 （4）反应体系的总有机碳变化用TOC仪测定，化学需氧量的变化用COD仪测定。 （5）pCNB的浓度用气相色谱法测定，根据反应快慢，每隔一定时间用2 mL注射器吸取0.5 mL反应液，用0.45 mm水系滤膜过滤到干燥洁净的小试管里，再用200 mL移液枪移取50 mL过滤液于1 mL正己烷中萃取，然后使用微量注射器进样到气相色谱仪中。色谱条件为：ECD检测器，柱温145℃、进样口240℃、检测器300℃以及进样量1 mL。
实验方案
（1）在25℃、pH=4.0的条件下，比较单独Zn(0)（2.0 gL-1）、单独PS（1 gL-1），Zn(0)/PS（2.0 gL-1 Zn(0)/1 gL-1 PS）这三种体系降解20 mgL-1 pCNB溶液的效果，每隔一定时间取样进行测定，根据pCNB的浓度变化分析三种体系pCNB的降解效率。 （2）研究pH（用0.1 molL-1 HNO3和 0.1 molL-1NaOH调节pH分别为3.0、4.0、5.0、6.0、7.0、8.0）、锌粉用量（0、1、1.5、2、2.5、3.0 gL-1）、PS初始浓度（20、100、500、1000 mgL-1）、pCNB初始浓度（10、20、40 mgL-1）等因素对降解对氯硝基苯的影响，确定最佳反应条件。 （3）在最佳反应体系中加入自由基淬灭剂叔丁醇和L-组氨酸，与不加淬灭剂的反应体系进行比较，分析反应体系中可能产生的自由基，并结合EPR测定结果确定自由基。 （4） 比较单独Zn(0)、单独PS和Zn(0)/PS三种体系的TOC和COD变化，分析不同体系 pCNB降解后的矿化程度。 可行性分析 课题组已报道利用锌粉活化PS降硝基苯和四氯化碳等有机污染物的相关研究，且获得了良好的降解效率及较好的矿化率。因此，利用零价锌粉活化PS降解pCNB的研究均有可靠的化学理论依据和相关研究结果支撑，且研究中采用的测试方法较为成熟、可靠。此外，本实验室也已具备了该研究的实验条件。所以该研究无论是理论上还是实验条件上都可行。 |
4. 研究创新点
采用比Fe(0)还原性更强的Zn(0)来活化过硫酸钠降解对氯硝基苯，避免了Fe2 和Fe3 的干扰，且该研究目前在国内外文献中报道甚少。
5. 研究计划与进展
（1）2015.9~ 2015.11 查文献找资料，写出实验的具体方案； （2）2015.11 ~ 2016.4克服实验中遇到的困难，完成实验； （3）2016.5 分析实验数据，得出结果并撰写毕业论文。 |
