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乙硫氮的降解特性及其重金属络合物的稳定性研究

    乙硫氮作为一种常用的重金属钝化剂,对畜禽粪便中重金属的钝化效果较好,能有效降低畜禽粪便中重金属的生物有效性。然而钝化反应中乙硫氮的利用率较低(小于10%),残留的乙硫氮如不经处理会对环境造成严重污染。本文对乙硫氮的降解特性进行了系统的试验研究,对乙硫氮的降解途径进行了初步的探索与分析,同时通过红外光谱、X射线衍射、同步热分析等手段对Cu、Zn、Mn、Cr的乙硫氮金属络合物的特性进行了分析,并其稳定性进行了试验研究。
    乙硫氮降解特性研究结果表明,pH值对乙硫氮降解效果的影响蕞为显著,乙硫氮在酸性溶液中极不稳定,pH值为2.5时,反应10min,乙硫氮的降解率达99.95%;当pH=5.98时,延长反应时间或提高反应温度有利于乙硫氮的降解,反应时间由1h延长至6h,乙硫氮降解率由55.28%提高至88.40%,反应温度由25℃升高至75℃,反应30min,乙硫氮降解率由30.02%提高至98.47%;在pH=5.98的条件下,H2O2和NaClO对乙硫氮均有较强的氧化性,H2O2与NaClO用量分别为8.00×102mg/L、2.40×103mg/L,反应1min,乙硫氮的降解率分别为93.42%、91.38%。采用紫外光谱测试技术对乙硫氮的降解途径进行了探索与分析,结果表明,乙硫氮在水溶液中逐渐发生分解,生成CS2;溶液温度较低时(低于55℃),乙硫氮水解生成二乙基二硫氨基甲酸、二乙胺及CS2等物质;温度继续升高会促使CS2进一步分解,生成CO2和H2S等物质;乙硫氮在酸性溶液中不稳定是由于乙硫氮直接发生水解反应生成二乙胺与CS2;氧化剂H2O2与N aCIO的添加促使乙硫氮的分解产物二乙胺和CS2进一步发生分解,蕞终产物主要为二乙胺、CS2、S2-、N2、CO2等小分子化合物,还可能有SO42-、S2O32-等。
    重金属络合物的热分析结果表明,铜络合物、锌络合物、锰络合物、铬络合物的分解反应过程分别为放热反应、放热反应、先放热后吸热(吸热为主)、先放热后吸热(吸热为主)。4种重金属络合物的热稳定性强弱顺序为:锌络合物铜络合物锰络合物铬络合物。重金属络合物的稳定性研究结果表明,重金属络合物在酸性溶液中极不稳定,在中性偏碱性的环境中较为稳定;温度的升高有利于铬、锰络合物中稳定态的金属转化为游离态的金属离子,而对铜、锌络合物的作用相反;在一定反应时间内,H2O2与NaClO的加入促进了铬金属络合物中稳定态的铬转化为游离态的铬离子;H2O2与NaClO对铜络合物与锰络合物有一定的氧化作用,而对锌络合物的氧化作用不明显。溶液中4种重金属络合物的稳定性强弱顺序为:锌络合物铜络合物锰络合物铬络合物。 
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