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电化学 去除水中溴系阻燃剂的研究进展（佳文共赏）

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电化学 去除水中溴系阻燃剂的研究进展（佳文共赏）
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电化学 去除水中溴系阻燃剂的研究进展（佳文共赏）
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阻燃剂是一种通过物理方法、化学方法来影响聚合物的反应过程从而抑制聚合物燃烧的高分子材料 ， 主要分为添加型阻燃剂和反应型阻燃剂 。 添加型阻燃剂又分为有机、无机、卤系、非卤四种类型 。 有机阻燃剂中溴系阻燃剂以其优越的阻燃性能被大量生产和使用 。
典型溴系阻燃剂的化学结构图
但是溴系阻燃剂在自然环境中非常稳定 ， 不易被降解 ， 是一种典型持久性的有机污染物 。
溴系阻燃剂来源及危害
【电化学|去除水中溴系阻燃剂的研究进展（佳文共赏）】典型的溴系阻燃剂主要有多溴联苯醚（PBDEs）、六溴环十二烷（HBCDs）和四溴双酚A（TBBPA）等 ， 其广泛应用于塑料、纺织、建筑材料、装饰材料、泡沫和电子产品的外壳中 。 有大量学者调研发现 ， 我国七大主要流域 ， 都存在着阻燃剂的痕迹；国外 ， 有学者研究证明 ， 每天流入菠萝的海的阻燃剂总量估计在31kg ， 主要就是溴系阻燃剂 。
目前 ， 去除溴系阻燃剂的主要方法有生物法、物理法和化学法 。
生物法成本较低 ， 但降解速率较慢 ， 耗时较长；
物理法主要是高温热解、燃烧和吸附 ， 但高温环境下可能会产生毒性气体和有毒副产物 ， 而且高效的吸附剂成本高且制备困难；
化学法成本低 ， 降解速度快 ， 效率高且操作简单 ， 其主要优势有反应速度快、反应条件温和、处理效率高以及对有机物可以实现彻底矿化 。
高级氧化法（Advanced Oxidation Processes ， AOPs）的概念最初是由Glaze等人在20世纪80年代首次提出 ， 用于水中有机污染物的降解 。 近年来 ， 国内外科研学者利用不同的高级氧化技术来去除水中的溴系阻燃剂 ， 包括光化学氧化、臭氧氧化、过硫酸盐氧化、Fenton氧化和类Fenton氧化、超声降解和电化学氧化等 。
光催化氧化
光催化氧化是光催化剂在吸收能量时 ， 激发生成还原能力强的电子（e-）和氧化能力强的空穴（h+）O2可以被激发的电子（e-）还原成超氧自由基（O2） ， 当空穴（h+）迁移到光催化剂表面时 ， H2O被氧化生成羟基自由基（OH） ， 然后 ， 有机污染物可以被超氧自由基（O2）分解 ， 从而达到去除有机污染物的效果 。
相对于单一的紫外光 ， 光催化剂的加入能够更加快速的降解溴系阻燃剂 。 二氧化钛（TiO2）由于其低成本、无毒、高度稳定且具有高氧化能力而成为最受欢迎的光催化剂 。
臭氧氧化
臭氧氧化反应速率快 ， 氧化能力强 ， 是一种有效的水处理技术 。 臭氧的氧化还原电位为2.07eV ， 对难降解有机物的处理具有非常好的效果 ， 其主要通过分子态臭氧与有机物直接反应或通过链式反应产生OH使难降解有机物由大分子降解成小分子 。
臭氧工艺对溴系阻燃剂去除效果
臭氧氧化很大程度上会受pH的影响 ， 在酸性水溶液中 ， 由于缺乏氢氧根离子 ， 臭氧分解缓慢 ， 在碱性水溶液中 ， 氢氧根离子作为引发剂 ， 使臭氧迅速分解 ， 产生具有更高氧化电位的羟基自由基 ， 从而提高了降解率 ， 更有效地去除TOC 。
另外 ， 臭氧在水中的低溶解度会导致臭氧利用率低 ， 在臭氧氧化溴系阻燃剂过程中可能会形成有毒的消毒副产物 ， 而以臭氧为基础的高级氧化法组合工艺不仅去除率高 ， 而且矿化效果更好 ， 已成为处理溴系阻燃剂的研究热点 ， 只是在大规模水处理中应用时还需要考虑成本问题 。
过硫酸盐氧化
过硫酸盐是强氧化剂且绿色环保 ， 稳定性好 ， 氧化反应速度快 ， 降解效率高 。 过硫酸盐氧化是指过硫酸盐（S2O8 2- ， PS）和单过氧硫酸氢盐（HSO5- ， PMS）经过活化可以产生具有强氧化能力的硫酸根自由基（SO4-） ， 同时SO4-与H2O或者OH-反应生成OH ， 使有机物在SO4-和OH的共同作用下发生降解 。 过硫酸盐在室温下更稳定 ， 可被热、碱、过渡金属和紫外线等活化 ， 加快SO4-的产生 ， 节约能耗 。
相比于臭氧氧化 ， 过硫酸盐氧化适用的pH范围更广 ， 在优化条件下 ， 过硫酸盐氧化可以实现对某些难降解有机物完全去除 。 但是在反应有效、低成本和及时去除污染物方面仍然存在一些挑战 ， 例如氧化剂的不断添加可能会使反应效果得到改善 ， 但同时也可能造成资源浪费和反应物耗竭 。 同时 ， 氧化过程也会受到腐殖酸（HA）、温度、pH的影响 ， 需要进一步探索最佳的反应条件 。

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