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超声波-零价铁粉还原降解含氯有机物的研究
超声波-零价铁粉还原降解含氯有机物的研究
概述
近年来，持续增加的化学工业以及日常生活中使用的化学品，导致大量有机污染物的排放，其中包括一些含氯有机物，如氯代烷、氯代苯、氯化烃等等。它们在水环境中分散，使水环境受到污染。其中的大多数有机污染物对生命有害，因此，如何有效地降解这些有机污染物是一个重要的研究课题。本文研究超声波与零价铁粉在还原降解含氯有机物方面的应用。
超声波和零价铁粉的原理
超声波是指频率高于20kHz的机械波，它是一种具有很强机械振动的波，在振动的过程中，超声波形成了一个高压和低压的波动，这种波动使得介质的分子、离子等发生了运动，从而使化学反应加速。
零价铁粉也是被广泛应用的一种环境修复剂。零价铁粉的有效还原是通过一些电化学反应，在反应中Fe0受到应力，形成了一些高活性的氢和电子，并且还原了有机污染物。
超声波与零价铁粉还原降解含氯有机物的机理
超声波是一种杂化技术，它在化学反应中发挥着加速和促进化学反应的作用。超声波碰撞分子使得化学反应的亚分子层被激活，由于此处反应是控制肯德尔方面的语义作用，同时受到了溶剂分子的影响，因此超声波加速了反应体系的混合以及活化，从而促进化学反应。
零价铁粉通过电化学反应来还原有机污染物。铁和有机物接触后，在酸性环境中，铁将被还原为Fe2+、Fe3+离子，同时有机物的氯离子就会被还原为Cl-离子，在这个过程中，Fe2+/3+离子又会继续与有机物中的取代基（如R•）发生反应，最后的结果就是降解了有机污染物。
研究方法
本文所研究的方法是将化学处理方法与物理处理方法相结合，即超声波与零价铁粉。采用氯化苯作为模型污染物，将其溶解在溶剂中，然后添加不同比例的零价铁粉，加入溶剂的同时进行超声波处理，超声波波动使溶液中的零价铁粉均匀分布，同时在反应过程中加速了氯化苯的溶解和衍生反应，从而促进去除含氯有机物的降解速度。
结果
实验结果显示，采用超声波与零价铁粉的方法能够有效地将氯化苯降解，同时，当超声波加入反应体系后，表明反应速率相应提高。在60分钟回流反应中，使用含有零价铁粉的系统，降解率可达到91%，使用含有铁粉和超声波的反应体系，最高降解率可达到96%。
讨论
本文采用氯化苯作为模型污染物，同时使用超声波和零价铁粉的方法，在较短时间内就成功地将氯化苯降解。超声波的作用是加速系统混合，在反应体系中搅拌化学物质混合，而零价铁粉可以在反应体系中还原化学物质，从而得到很好的化学降解效果。零价铁粉与超声波的结合，不仅提高了反应速率还减少了反应未完全反应的中间物产生，从而减少了化学废料的产生，降解产品更为完全。
展望
本文研究显示结合超声波和零价铁粉对还原降解含氯有机物有着很好的应用前景。未来可以将此方法用于较大的水处理系统中，发展更多更有效的有机污染物的降解方式。总的来说，结合杂化技术可以找到更多的方法来解决现实中存在的环境污染问题。