光助芬顿反应降解聚苯乙烯塑料的研究

光助芬顿反应降解聚苯乙烯塑料的研究李勤，丰惠敏z，郑家传，许伟1．苏州市环境科学研究所，江苏苏州215007；2．中新苏州I工业园区清城环境发展有限公司，江苏苏州2l5122摘要[目的]探索光助芬顿反应降解聚苯乙烯塑料的方法。[方法]通过两步法实现对聚苯乙烯塑料的降解。第一步为磺化接枝反应，第二步通过光助芬顿反应实现聚苯乙烯塑料的完全降解。并对芬顿反应条件进行优化。f结果]60min固体塑料的降解效率可高达98％。随后通过每小时加入适量H20，反应300min后，溶液中溶剂型有机物(TOe)浓度仅为570mg／L，94％的固体实现了完全矿化。优化后的芬顿反应条件为pH2．5，Fe浓度为40．2Ixmol-Fe3+／g—CS-PS，H20：浓度为14．1mmol-H2OJg-CS-PS。并成功实现了泡沫塑料饭盒的降解矿化。【结论]该研究获得了一条降解聚苯乙烯塑料的新途径。关键词聚苯乙烯塑料；芬顿反应；降解中图分类号TQ320文献标识码A文章编号2095—3305(2012)02-035-04自从第二次世界大战后，人工合成的有机聚合物材料在日常生活领域得到了广泛应用。泡沫塑料饭盒是使用最为广泛的塑料制品之一，在城市郊区、水面等区域形成了大量的“白色污染”，这些塑料制品由于其自身的结构特点，在自然环境中很难被微生物降解，存在时间可长达数百年]。大量塑料垃圾的产生和堆积不仅占用宝贵的土地资源，影响美观，且漂浮在航道、海洋等水面上造成很多潜在的不良隐患[2]。近十几年来，太平洋亚洲区域对聚苯乙烯塑料制品的使用正呈现快速上涨趋势。而对聚苯乙烯塑料常规的治理方法是焚烧处理，但很容易产生二恶英，造成二次污染圈。所以寻求一种绿色降解聚苯乙烯塑料的方法已成为目前研究的热点。为此，笔者首先将聚苯乙烯磺化，利用光助芬顿反应实现对其彻底降解，以探寻一条降解聚苯乙烯塑料的新途径。1材料与方法1．1主要原料及仪器交联聚苯乙烯微球(简称PS)的合成根据文献报道的方法进行刚；磺化的交联聚苯乙烯微球(50wX8，简称CS—PS)购于美国DOWEX公司；反应过程使用的紫外光照射由250W的氙灯源提供(Model66485)；聚苯乙烯和磺化聚苯乙烯小球的表面形貌采用场发射的电子扫面显微镜SEM(PhilipsXL30ESEM—FEG)观察；液体样品经0．45m滤膜过滤后，利用总有机碳分析仪(ShimadzuTOC一5000A)测定有机碳含量；聚苯乙烯样品以及降解过程中产生的副产物的红外光谱由傅立叶红外光谱仪(Nicolet360)测定；降解过程中，体系中溶解的铁离子的浓度采用电感耦合等离子体原子发射光谱(铂金一埃尔默，Optima21OODV)进行分析。1_2聚苯乙烯塑料的磺化将约1g的聚苯乙烯泡沫饭盒切割成约1cm的碎片，放入8Occ10m]的1，2．二氯乙烷体系中溶胀0．5h，然后将6m1浓硝酸在不断搅拌下逐滴加入体系。反应结束后，加入5Om]浓度为3mol／L的硫酸溶液，再加入250ml去离子水，经过滤、清洗，直至清洗液pH接近中性，将磺化后的聚农业灾害研究2012。2(02)：35-38StudyontheDegradationofPolystyrenePlasticbyPhoto．assistedFentonReactionUQjnetal(SuzhouEnvironmentalSci—enceResearchInstitute，Suzhou，Jiangsu215007)Abstract[Objective】Theaimwastoexplorethedegradationmethodsofpolystyreneplasticbyphoto-assistedfentonreaction．[Method]Thedegrada-tionofpolystyreneplasticwasachievedbytwosteps．Bysulfonicmodificationreactionasfirststep，polystyreneplasticwasprovedtobedegradedbyfollowedhomogeneousphoto··assistedfentonre-·actionwhichwasdenotedasseconedstep．Andtheconditionsofphoto-assist-edfentonreactionwereoptimized．[Re—suit]Theresultsshowedthatthedegra—dationratiowasachieved98％in60min．Only570mg／LToewereremainedbyaddinghydrogenperoxideeachhourandreactingfor300min，and94％