本研究构建了以BDD电极为阳极,自然空气扩散电极(natural air diffusion electrode,NADE)为阴极,零价铁作为催化剂的电芬顿系统,深入探索了该系统对磺胺嘧啶(sulfadiazine,SD)的降解效果和机理.相较于其他系统,BDD-Fe-NADE系统降解优势...本研究构建了以BDD电极为阳极,自然空气扩散电极(natural air diffusion electrode,NADE)为阴极,零价铁作为催化剂的电芬顿系统,深入探索了该系统对磺胺嘧啶(sulfadiazine,SD)的降解效果和机理.相较于其他系统,BDD-Fe-NADE系统降解优势明显.为进一步探索系统的作用机理,在BDD阳极和NADE阴极之间加入质子交换膜,构建双室降解系统,分别计算阳极室和阴极室中直接电子转移(direct electron transfer,DET)、H_(2)O_(2)、·OH、S_(2)O_(8)^(2-)和·SO_(4)^(-)等氧化性粒子对于磺胺嘧啶降解的贡献率.结果表明,在阳极室中,电极氧化和Fe^(2+)催化S_(2)O_(8)^(2-)产生的·SO_(4)^(-)起主要氧化作用,贡献率分别为49.02%和35.29%;在阴极室中,Fe^(2+)催化H_(2)O_(2)产生的·OH起主要氧化作用,贡献率达99.61%.在不添加污染物的条件下,阳极室积累的S_(2)O_(8)^(2-)浓度在180 min时可达到0.4 mmol·L^(-1),阴极室积累的H_(2)O_(2)浓度在120 min时可达到8 mmol·L^(-1).在初始pH为3时,阴极室pH会随H_(2)O_(2)的生成逐渐增大,阳极室pH由于·OH的生成缓慢降低.利用Gaussian软件在B3LYP/6-31+g(d,p)水平优化SD分子构象,结合密度泛函理论(Density functional theory,DFT)计算电子云密度和福井函数,确定了SD分子中的反应活性位点,利用高效液相色谱串联质谱(Liquid chromatograph mass spectrometer)对中间产物测定,检测到质荷比(m/z)为225、279、185、171等6种中间产物,推测了SD的三种可能降解途径.展开更多
文摘本研究构建了以BDD电极为阳极,自然空气扩散电极(natural air diffusion electrode,NADE)为阴极,零价铁作为催化剂的电芬顿系统,深入探索了该系统对磺胺嘧啶(sulfadiazine,SD)的降解效果和机理.相较于其他系统,BDD-Fe-NADE系统降解优势明显.为进一步探索系统的作用机理,在BDD阳极和NADE阴极之间加入质子交换膜,构建双室降解系统,分别计算阳极室和阴极室中直接电子转移(direct electron transfer,DET)、H_(2)O_(2)、·OH、S_(2)O_(8)^(2-)和·SO_(4)^(-)等氧化性粒子对于磺胺嘧啶降解的贡献率.结果表明,在阳极室中,电极氧化和Fe^(2+)催化S_(2)O_(8)^(2-)产生的·SO_(4)^(-)起主要氧化作用,贡献率分别为49.02%和35.29%;在阴极室中,Fe^(2+)催化H_(2)O_(2)产生的·OH起主要氧化作用,贡献率达99.61%.在不添加污染物的条件下,阳极室积累的S_(2)O_(8)^(2-)浓度在180 min时可达到0.4 mmol·L^(-1),阴极室积累的H_(2)O_(2)浓度在120 min时可达到8 mmol·L^(-1).在初始pH为3时,阴极室pH会随H_(2)O_(2)的生成逐渐增大,阳极室pH由于·OH的生成缓慢降低.利用Gaussian软件在B3LYP/6-31+g(d,p)水平优化SD分子构象,结合密度泛函理论(Density functional theory,DFT)计算电子云密度和福井函数,确定了SD分子中的反应活性位点,利用高效液相色谱串联质谱(Liquid chromatograph mass spectrometer)对中间产物测定,检测到质荷比(m/z)为225、279、185、171等6种中间产物,推测了SD的三种可能降解途径.
