红壤中聚羟基交联粘土对毒害有机物锁定机理及可见光催化降解研究

拟采用矿物界面物理化学的理论和方法、现代谱学和表面分析测试技术、固-液界面化学实验，研究华南地区红壤中低聚合羟基阳离子交联粘土复合体的微结构特征；低聚合羟基阳离子与粘土表面络合、非可逆吸附/解吸及交联机理；交联粘土矿物复合体对毒害有机物的锁定机理、可见光光催化反应机制、影响因素及其环境意义。重点研究聚羟基交联粘土复合体可变电荷表面的电荷分布模式、交联粘土复合体与环境污染物表面成键特征、锁定作用及其可见光催化活性与交联复合体微结构变化间的关系，以阐明交联粘土复合体对环境污染物的锁定机理及其吸附/脱附、可见光催化降解动力学特征。进一步揭示华南地区污染土壤中聚羟基交联粘土复合体表面活性对优控污染物环境行为的调控规律。为红壤中优控污染物界面作用的动力学机制和迁移、富集、锁定、光催化降解规律研究提供重要的实验数据。同时对毒害有机污染物的生态环境效应评估和修复技术研究也有重要指导意义。

本项目研究通过聚羟基阳离子/粘土复合体对毒害性有机物的锁定作用、光催化降解实验及界面反应特性研究，探讨有机污染物与聚羟基阳离子/粘土复合体微界面反应的锁定作用、光催化动力学过程，及其与粘土矿物表面分子成键类型、络合形态等微结构变化之间的关系。本项目取得的主要成果：1、新型的异相photo-Fenton催化剂聚羟基铁柱撑蛭石（Fe-VT）和聚羟基铁铝柱撑蒙脱石制备表征及其光催化性能研究；2、有机柱撑粘土对有机污染物吸附的构效关系及锁定作用机制研究；3、具有可见光催化活性的阴离子粘土（LDH）可见光催化剂制备表征及其光催化性能研究；4、疏水性阴离子粘土固定纳米TiO2提高对邻苯二甲酸二甲酯的降解及其机理研究。本项目研究成果为进一步揭示华南表生环境下污染土壤中聚羟基阳离子/粘土矿物复合体表面活性对有机污染物环境行为的调控规律，了解和掌握粘土矿物在环境自净过程中的影响和作用，阐明表生环境中有机污染物界面作用的动力学机制和迁移、富集、转化和降解规律，拓展粘土矿物在土壤及地下水毒害有机物污染修复、水污染治理工程领域的应用具有重要的理论意义与应用价值。为合理开发我国丰富的粘土矿物资源、研制新型高效的环境材料和有机污染土壤的原位修复提供科学依据。