机械化学在污染处理上的应用.pptx

污染控制与化学技术 结课报告 Mechanochemistry 物理学院 姚宇西 PB10203005 内容梗概 Mechnochemistry及其发展 球磨技术 MCD方法对有害化学物质进行降解 案例分析： 对五氯硝基苯的降解 对四溴双酚的降解 结语 参考文献 Mechanochemistry Mechanochemistry is concerned with chemical transformations induced by mechanical means, such as compression, shear, or friction1. Mechanochemistry is the coupling of mechanical and chemical phenomena on a molecular scale (Wikipedia) 机械力化学是研究由力学手段所产生的化学反应的学科 Mechanochemistry 的发展 非刻意的对于mechanochemistry的利用从远古时代就开始了 如，最简单的钻木取火 再到后来对于药品等的研磨 但是对于这一学科真正的研究始终没有真正开始 Mechanochemistry 的发展 Spring在1880年的一篇文章中报道了利用加压的方式使铜与硫磺结合，以及利用铜 来减少氯化汞的方法。1883年，他则发表了关于金属与硫磺和砷的反应的文章。 他通过不停地对样品粉末进行加压在研磨的方法促成了化学反应的产生。但是由于 实验过程过于复杂，Spring无法很好地确定具体是什么造成了反应 与Spring同时代的科学家Lea在研究银胶的时候发现压力的改变对银胶的产生有很 大的影响。 Lea随后发现银和汞的氯化物在研磨之后都有分解的现象，也正是他的这一发现， 使得他获得了“Mechanochemistry之父”的称号 进入20世纪，Mechanochemistry开始利用新的技术，得到了很快的发展，其中 一个这样的技术就是球磨技术 球磨技术 球磨机机身呈圆筒状，内装球形研磨体和物料；机身旋转时所产生的离心力和摩擦 力，将物料和研磨体同时带到一定高度后落下，经过不断地相互撞击和摩擦将物料 磨成细粉。 可分为干法和湿式两种方式；湿式操作常配置分级机，干法操作配置抽风和分离设 备。 球磨机 MCD方法 MCD(Mechanochemical Desturction)方法利用球磨技术对有机污染物进行处 理 该方法可以通过机械碰撞和局部高温将有机物的化学键发生断裂，从而可以对污染 物进行去氯化、去溴化等过程，减少其对环境的污染 由于MCD方法完全是在封闭空间进行的固体（粉末）之间反应，其对于环境的影 响是很小的 利用球磨技术对有害的化学物质进行处理 通过球磨技术，使得有害的化学物质得到分解，降解成相对无害的化学物质之后再 进行掩埋的处理。减小了许多有机污染物的危害 常用的方法有： 用氧化钙进行研磨，加以石英以加速反应 DMCR方法（Dehalogenation by Mechanochemical Reaction）利用碱金属和能提 供氢的物质进行研磨 锰的氧化物进行研磨 氢化物进行研磨 利用铁粉进行反应 案例 利用铁粉对五氯硝基苯进行降解 Mechanochemical destruction of pentachloronitrobenzene with reactive iron powder (Journal of Hazardous Materials) 利用铁粉对四溴双酚进行降解 Mechanochemical degradation of tetrabromobisphenol A: Performance, products and pathway (Journal of Hazardous Materials) 利用铁粉对五氯硝基苯进行降解 利用MCD方法，对PCNB和铁粉进行球磨。8小时之内，对剩余的PCNB、氯离子 和中间产物进行测量。 中间产物PCA在PCNB将近消失的时候（大约3小时）出现峰值。 四小时之后，PCNB的含量低于测量敏感度；8小时之后的样品中发现不了任何 PCNB和其降解中间产物（HCB，TeCBA）的吸收峰。 利用铁粉对五氯硝基苯进行降解 利用铁粉对四溴双酚进行降解 TBBPA长久以来被用作防火剂使用，其含有的溴离子对环境有明显的破坏作用。 TBBPA与铁粉和二氧化硅在室温中进行球磨3小时，可以降解98%的反应物，5小时 后除溴率达到95%。此方法要明显优于CaO方法 TBBPA与Fe和SiO2进行6小时球磨；3小时TBBPA降解率为98%；4小时后降解率变 为99.6%；六小时后GC-MS光谱中无TBBPA吸收峰。 由于二氧化硅的存在，使得铁粉颗粒在球磨过程中进一步变小，从而加大了反映面 积，促进了反应速度。 利用铁粉对四溴双酚进行降解 CaO与Fe+SiO2的比较 结语 可见MCD（Mechanochemical Desturction）在化学废物处理中已经有了一定 的应用空间。随着新的球磨材料的发现，对有毒有机物的降解能力将会进一步的加 强。 特别是对Stockholm Convention中规定的有害化学试剂已经有了比较好的研究。 MCD利用Mechanochemistry，相比其他的处理方法更加的清洁、环保，并且适 合大规模的处理，是一条可行之道。 不足的是，以上提到的方法都是对于高纯度样品的处理，其对于当污染物含量较少 的情况下的可行性值得进一步讨论 因此，MCD方法可以进行残留有害化学药品的销毁，但是对于环境净化因该是贡 献较小的 参考文献 The historical development of mechanochemistry (Chem Soc Rev) Laszlo Takacs Mechanochemical destruction of pentachloronitrobenzene with reactive iron powder (Journal of Hazardous Materials) Wang Zhang, Jun Huang, Fuyuan Xu, Shubo Deng, Wanpeng Zhu, Gang Yu Mechanochemical degradation of tetrabromobisphenol A: Performance, products and pathway (Journal of Hazardous Materials) Kunlun Zhang, Jun Huang, Wang Zhang, Yunfei Yu, Shubo Deng, Gang Yu Mechanochemical destruction of mirex co-ground with iron and quartz in a pl