商品化全氟化合物-全氟磷酸直接和间接光解特性研究

Recently, perfluorinated phosphonic acids (PFPAs), one kind of commercial perfluorinated compounds (PFCs), were observed in aqueous environment. They may be potential persistent organic pollutants for their similar structure to that of PFOS or PFOA. However, no any effective decomposition methods of PFPAs are reported at present.　For this reason, under the irradiation of 185nm,254nm,and 365nm UV light, photolysis and photocatalysis with TiO2 or ZnO of perfluorooctyl phosphonic acid (PFOPA) which is used as a prevalent commercial surfactant and listed as a high-production-volume chemical will be studied in this project, respectively. The goal of the work is to discover the rule and mechanism of direct photolysis and photocatalysis of PFOPA by studying the reaction and impact factors in reaction, analyzing decomposition products and intermediates, and charactering the surface of photocatalyts before and after reaction. These will offer feasible methods or technologies for controlling environment pollution caused by PFPAs and basic data for further developing more effective decomposition methods/technologies of PFPAs under mild conditions.

全氟磷酸(PFPAs)是环境水体中新近发现的一类商品化全氟化合物(PFCs)，具有与PFOS和PFOA相似的结构特征，可能是一种潜在的持久性有机污染物，目前尚缺乏有效降解的方法。本项目以大量生产和使用的全氟辛磷酸(PFOPA)为研究对象，开展三种不同波长紫外光下，其在水溶液中的直接光解以及二氧化钛或氧化锌为光催化剂时的间接光解特性研究。通过对光解反应和影响因素的考察、降解产物的鉴别和分析、活性中间物种的识别及其变化规律的研究和反应前后催化剂表面特性的表征，阐明其直接和间接光解反应的特性和反应机制，以期为有效控制PFPAs的排放，减少PFCs引起的环境污染提供理论依据和技术支持，同时为进一步开发温和条件下高效控制PFPAs的治理方法和技术奠定基础。

全氟磷酸(PFPAs)是环境水体中新近发现的一类商品化全氟化合物(PFCs)，具有与PFOS 和PFOA 相似的结构特征，可能是一种潜在的持久性有机污染物。本项目主要研究了全氟辛磷酸(PFOPA)在185nm和254nm紫外光辐照下的直接光解特性以及二氧化钛催化剂作用下的间接光解特性，主要取得如下成果：（1）发现低浓度的PFOPA在185 nm和254 nm紫外光的作用下均能发生有效降解，且遵循伪一级动力学规律；PFOA是主要检出的降解产物。空气气氛有利于254 nm 紫外光下的降解，而空气或氮气气氛对185 nm 紫外光下的降解没有显著的影响。对空气气氛下185 nm 紫外光辐照的反应体系，弱酸性条件或者氯离子的加入有利于PFOPA的降解；硝酸根的促进作用不显著，硫酸根不影响PFOPA的降解。异丙醇的加入未抑制PFOPA的降解，表明羟基自由基不是引起PFOPA降解的活性物种。PFOPA通过吸收185 nm或254 nm的紫外光使得端基位的C-P键断裂而发生降解。(2) 当以二氧化钛为光催化剂时，185nm和254nm紫外光的辐照使PFOPA发生了降解，主要降解产物为PFOA。不同于直接光解，PFOPA被催化剂表面所吸附，进而在紫外光的作用下发生降解，酸性条件有利于吸附。异丙醇的加入抑制了PFOPA的吸附，使得降解反应发生滞后。反应体系中，PFOPA通过直接光解和光生空穴引起的间接光解作用而发生降解。研究结果表明PFOPA是PFOA的一个潜在前驱体，对其使用和排放值得关注。