氟污染物对环境的影响与控制技术

氟污染物是当前环境污染中主要的污染物之一,是在现代工业生产过程中形成的,对人体及环境有着较大的危害,对氟污染物的治理是长时间以来环境污染领域的重点研究方向。     

黑龙江省某市矿泉水水质的健康风险评价

目的:明确黑龙江某市泉水水质所包含的主要成分,对可能存在的超标物质进行健康风险评价,提出治理建议。方法:采用《生活饮用水卫生标准》(GB5749-2006)和《地下水质量标准》(GB/T14848-93)Ⅲ类标准对泉水水质进行监测和判定,采用NAS提出的四步法模式对泉水进行健康风险评价。结果:矿泉水中除含有钙、钾、钠等常见元素外还包含偏硅酸、锂、锶、硒等微量元素,在6例样品中发现1例砷含量超标,5例氟含量超标,砷的最大浓度为0.02mg/L,氟的最大浓度为1.41mg/L。经计算,砷的超额健康风险值为:4.34×10-5,氟为:0.25×10-6。结论:泉水中含有有益健康的微量元素,作为销售矿泉水饮用,水中的砷和氟化物不会对人体产生超额的健康风险。考虑到部分人群可能会将此矿泉水作为生活用水使用,建议矿泉水生产企业在该泉水出厂前对其进行降氟处理。     

羊八井地热区典型植物对氟的吸附富集特征探究

采用水浴提取法处理羊八井地热区土壤和植物样品中可溶性氟，并用离子选择性电极法测定提取液及地热水中的氟。结果表明，地热水中氟离子最高为162 mg/L，土壤和植物中水溶性氟分别为347 mg/kg~937 mg/kg和189 mg/kg~164 mg/kg。氟离子在不同植物中的分布差异较大，嵩草属植物富集氟离子的能力最强，故可利用植物修复技术对高氟地热水、土壤净化处理，以降低氟污染。     

羟基磷灰石的制备及其对水中氟离子的吸附

本研究利用红外光谱(FTIR)、扫描电镜(SEM)和X射线粉末衍射(XRD)观察了共沉淀法合成羟基磷灰石(HAP)的形貌及其晶型结构,并探讨了Ca/P摩尔比、反应时间及反应温度等因素对羟基磷灰石吸附水中氟离子性能的影响。结果表明,n(Ca/P)=1.5/1、反应时间1 h、反应温度40℃、陈化时间48 h、煅烧温度200℃、煅烧时间2 h时,HAP除氟效果最佳,吸附效率和吸附容量分别达到68.8%和6.88 mg/g。实验数据Langmuir等温模式拟合效果优于Freundlich模式,热力学参数计算可知,HAP对氟离子的吸附是自发(ΔG00),吸热(ΔH00),熵增(ΔS00)的过程。HAP对氟离子的吸附符合拟二级反应动力学过程。     

煅烧的水滑石同时去除水体中砷和氟

为探讨水滑石类材料对水体中氟、砷离子的同时去除效果,采用共沉淀法合成(Mg∶Al=2∶1)纳米类水滑石(LDHs),用傅立叶转换红外光谱、电子扫描透射电镜、X射线晶体衍射等手段对合成的材料进行了表征,并研究纳米材料在不同初始浓度、pH、吸附时间、阴离子干扰条件下其同时除砷氟性能。结果表明,煅烧后的水滑石(LDOs)对砷最大吸附量为51.02 mg/g,对氟最大吸附量为36.63 mg/g。吸附动力学实验表明,煅烧水滑石对砷的吸附在前6 h内基本完成,对氟的吸附在前10 h内基本完成。砷氟共存溶液保持pH=4~10及pH=6~8时,水滑石分别对砷、氟保持良好的吸附效率。对比不同阴离子对水滑石共除砷氟效率的影响,水滑石除砷速率受到阴离子影响力大小为:HPO2-4CO2-3NO-3Cl-SO2-4;水滑石除氟速率受到阴离子影响力大小为:CO2-3HPO2-4SO2-4Cl-NO-3。材料再生循环利用4次后,对砷和氟的吸附效率均能达到90%以上。实验结果表明,所合成的水滑石是一种优秀的能共除砷氟的吸附剂。     

武汉地区水环境中全氟化合物污染水平及其分布特征

武汉作为中国氟化工行业的主要生产基地之一,其水环境中全氟及多氟类化合物(PFASs)污染情况对评估该地区水环境生态安全至关重要。采集了武汉城区10个污水处理厂进、出口污水和19个地表水样品,利用HPLC-ESI-MS/MS技术分析研究该区域水环境中PFASs污染水平及其分布特征。结果发现,武汉地区的污水和地表水样品中,PFASs污染均以短链同系物全氟丁酸(PFBA)和全氟丁基磺酸(PFBS)为主。污水处理厂进、出口污水中PFASs总浓度分别为11.8~12 700 ng·L~(-1)和19.1~9 970 ng·L~(-1)。在城区15个湖水样品中,PFASs总浓度为21.0~10 900 ng·L~(-1);在流经城区的4个江水样品中,PFASs总浓度为4.11~4.77 ng·L~(-1),比湖水样品中PFASs浓度水平低1~2个数量级。与污水中PFASs空间分布趋势一致,各湖泊水样中PFASs总体水平呈现汉口汉阳武昌的趋势,表明城市工业布局与人口密度程度直接影响城市PFASs污染空间分布。值得注意的是,与以往水环境中PFASs污染以全氟辛酸(PFOA)和全氟辛基磺酸(PFOS)为主不同,武汉地区水环境中PFASs污染以短链同系物为主,表明短链替代效应已经渐渐在中国化工领域出现,中国全氟行业在响应国际组织规范和建议的基础上做出了实质性进展。然而,对于短链PFASs的污染特征、迁移运输以及生态风险等科学问题,还需要更进一步的研究。     

废旧冰箱拆解及聚氨酯泡沫放置的一氟三氯甲烷释放量研究

研究了废旧冰箱聚氨酯(PUR)泡沫中所含的一氟三氯甲烷(CFC-11)总量,并对冰箱箱体切割过程、金属板剥离过程和PUR泡沫破碎后常温放置时的CFC-11释放量进行了测定。结果表明,PUR泡沫所含CFC-11总量占PUR泡沫质量的20.06%;箱体切割和金属板剥离过程中的CFC-11释放量分别占PUR泡沫中CFC-11总量的0.75%和2.32%;常温放置到第15天时,0.5、1.0、4.0、8.0 mm 4种粒径PUR泡沫颗粒的CFC-11累计释放量分别占PUR泡沫所含CFC-11总量的4.75%、5.25%、5.42%、6.50%,均高于箱体切割、金属板剥离过程中的CFC-11释放量。     

全氟和多氟烷基化合物的环境风险评估研究现状、不确定性与趋势分析

本研究系统梳理了国际学术界关于全氟和多氟烷基化合物(perfluoroalkyl and polyfluoroalkyl substances,PFASs)的术语、范畴和应用物质的界定与变迁,以PFASs的环境危害性评估和暴露评估为重心,综述评析当前关于PFASs环境风险评估研究现状、不确定性和发展趋势.总体上,PFASs风险评估正面临着物质谱系复杂、种类众多、衍生关系复杂、商业秘密及风险不确定的复杂局面.尽管长链PFASs的环境风险已获广泛认可,但以其替代品形式大量涌现的短链PFASs及各类短链氟调聚物的环境危害性、环境行为和暴露风险则尚存很多的不确定性与研究空白,国际社会对于PFASs的风险控制范畴值得商榷.PFASs替代物质的结构和风险信息因商业秘密及市场竞争因素而缺乏公开性和透明度,多数含氟和非氟替代品的环境风险尚有待识别.总之,国际上对PFASs风险评估研究呈现出由以全氟辛烷磺酸类化合物(perfluorooctane sulfonic acid,PFOS)和全氟辛酸类化合物(perfluorooctanoic acid,PFOA)等为代表的长链全氟烷基酸(perfluoroalkyl acids,PFAAs)逐步扩展到短链PFAAs,再扩展到其他非PFAAs的PFASs物种的发展趋势.当前亟待解决及未来将持续研究关注的主要问题:关于短链PFASs的生物累积性和环境迁移性等关键环境危害性的评估指标和方法的优化,以及其环境释放和多介质环境归趋;中性PFASs的环境归趋及其作为短链PFAAs潜在前体物质的转化与贡献;未来PFASs含氟或非氟替代品的风险识别和评估.     

硝基苯气相氟代脱硝反应热安全性的理论研究

为研究硝基苯气相氟代脱硝反应的热安全性,采用Gaussian98软件,运用密度泛函理论(DFT)B3LYP,在6-31G(D)基组水平上,全优化计算气相条件下氟离子对硝基苯进攻的氟代脱硝反应的微观机理,得到反应路径并通过IRC验证,并对反应过程中反应物,各中间体、过渡态、产物进行分子几何构型优化,标准热力学函数计算。理论计算研究表明:该反应属于SN2亲核取代反应;反应能垒较低,反应所需能量可以从过程R→IM1和TS3→P所释放的能量(279.06 kJ/mol,143.34 kJ/mol)中获得;与席曼反应相比较,该反应速率下降3个数量级,热安全性更高,符合化工工程设计的本质安全化要求,具有广阔的应用前景。