我国水体中苯酚的污染现状
苯酚作为重要的化工原料广泛应用于制药、塑料和油漆等行业, 相应地在生产过程中也带来了潜在的环境安全问题。所检验的自来水中不含苯酚,表明污染还不是很严重吧,估计主要不是在水中。
参考文献:水中苯胺_苯酚快速分离及分光光度法测定
【中文名称】苯酚;石炭酸【英文名称】phenol 【结构或分子式】 所有C原子均以sp2杂化轨道形成σ键,O原子均以sp3杂化轨道形成σ键。 【相对分子量或原子量】94.11 【密度】1.071 【熔点(℃)】42~43 【沸点(℃)】182 【折射率】1.5425(41°C)【毒性LD50(mg/kg)】 大鼠经口530。【性状】 无色或白色晶体,有特殊气味。【溶解情况】 溶于乙醇、乙醚、氯仿、甘油、二硫化碳等。【用途】 用于制染料合成树脂、塑料、合成纤维和农药、水杨酸等。作外科消毒剂消毒能力大小的标准(石炭酸系数)。【制备或来源】 由煤焦油经分馏,由苯磺酸经碱熔。由氯苯经水解,由异丙苯经氧化重排,或由甲苯经侧链氯化和水解而制得。【其他】 加热能溶于水,有毒,具有腐蚀性,在空气中变粉红色。 一种重要的苯系中间体。又称石炭酸。低熔点(40.91℃)白色 晶体 ,在空气中放置及光照下变红 ,有臭味,沸点181.84℃。对人有毒,要注意防止触及皮肤。工业上主要由异丙苯制得。苯酚产量大,1984年,世界总生产能力约为5兆吨。苯酚用途广泛。第一次世界大战前,苯酚的唯一来源是从煤焦油中提取。绝大部分是通过合成方法得到。有磺化法、氯苯法、异丙苯法等方法。分子结构: 苯环上的C原子以sp2杂化轨道成键,O原子以sp3杂化轨道成键。 苯酚主要用于制造酚醛树脂 ,双酚A及己内酰胺。其中生产酚醛树脂是其最大用途 ,占苯酚产量一半以上 。此外,有相当数量的苯酚用于生产卤代酚类。从一氯苯酚到五氯苯酚,它们可用于生产2,4-二氯苯氧乙酸( 2,4-滴 )和 2,4,5-三氯苯氧乙酸(2,4,5-涕 )等除草剂;五氯苯酚是木材防腐剂;其他卤代酚衍生物可作为杀螨剂、皮革防腐剂和杀菌剂 。由苯酚所制得的烷基苯酚是制备烷基酚-甲醛类聚合物的单体,并可作为抗氧剂、非离子表面活性剂、增塑剂、石油产品添加剂。苯酚也是很多医药(如水杨酸、阿司匹林及磺胺药等)、合成香料、染料(如分散红3B)的原料。此外,苯酚的稀水溶液可直接用作防腐剂和消毒剂。 苯酚俗名石炭酸,分子式C6H5OH,比重1.071,熔点42~43℃,沸点182℃,燃点79℃。无色结晶或结晶熔块,具有特殊气味(与浆糊的味道相似)。置露空气中或日光下被氧化逐渐变成粉红色至红色,在潮湿空气中,吸湿后,由结晶变成液体。酸性极弱(弱于H2CO3),有特臭,有毒,有强腐蚀性。室温微溶于水,能溶于苯及碱性溶液,易溶于乙醇、乙醚、氯仿、甘油等有机溶剂中,难溶于石油醚。常用于测定硝酸盐、亚硝酸盐及作有机合成原料等.实验室可用溴(生成白色沉淀2,4,6-三溴苯酚,十分灵敏)及FeCL3 (生成〔Fe(C6H5O)6]3-络离子呈紫色)检验. 苯酚工业生产以异丙苯法为主,该法具有产品纯度高、原料和能源消耗低等优点,但其发展受联产物丙酮的制约。近年来,人们开始研究苯直接羟基化(也称氧化)制苯酚的方法,其中有些成果已显示出工业化前景。目前研究的氧化剂类型主要有N2O、H2O2、O2/H2等。 苯酚主要用于生产酚醛树脂、己内酰胺、双酚A、己二酸、苯胺、烷基酚、水杨酸等,此外还可用作溶剂、试剂和消毒剂等,在合成纤维、合成橡胶、塑料、医药、农药、香料、染料以及涂料等方面具有广泛的应用。 世界苯酚生产与消费现状 自1923年世界上采用苯磺化法首次生产苯酚以来,世界苯酚的生产发展很快。2003年世界苯酚的总生产能力约为805.3万吨,2004年增加到约865.6万吨,比2003年增长约7.5%。Ineos苯酚公司是目前世界上最大的苯酚生产厂商,生产能力约占世界苯酚总生产能力的18%。预计2005年世界苯酚的总生产能力将达到955.3万吨。 2003年,世界苯酚的总消费量约为735万吨,2004年总消费量增加到约748万吨,同比增长约1.8%。世界各个地区对苯酚的需求有所不同,其中美国的需求量约占总需求量的26.8%,欧洲的需求量约占总需求量的28.3%,日本的需求量约占总需求量的11%,亚洲(不包括日本)的需求量约占总需求量的20.1%,其他地区的需求量约占总需求量13.7%。 我国苯酚的产量不能满足国内实际生产的需求,每年都得大量进口,且进口量呈不断增加的趋势。2003年进口量达到32.27万吨,比2002年增长48.4%。2004年由于我国对苯酚进口进行了反倾销,进口量减少到28.12万吨。 为了满足日益增长的需求,国内许多苯酚生产厂家都纷纷扩建或新建生产装置。蓝星化工材料公司计划新建两套分别为6.2万吨/年和12.4万吨/年苯酚生产装置,2005年、2006年相继建成投产。香港建滔拟在常州新建一套12.4万吨/年苯酚生产装置。燕山石化拟将现有苯酚生产能力扩大到24.0万吨/年。沈阳化工集团公司拟新建一套12.4万吨/年苯酚生产装置。若这些项目能够按计划完成,预计到2006年,我国苯酚的总生产能力将达到100万吨。 近几年,我国苯酚的需求增长速度较快。2004年我国苯酚的表观消费量为61.96万吨,1999-2004年表观消费量的年均增长率为17.3%。目前,我国苯酚主要用于生产酚醛树脂、双酚A、水杨酸以及壬基酚等。2004年我国苯酚的消费结构为:酚醛树脂对苯酚的消费量占总消费量的29.0%,双酚A占31.1%,水杨酸占10.5%,壬基酚占8.1%,其他方面占21.3%。 预计在今后几年中,双酚A将成为我国苯酚下游产品中重点发展的品种之一,目前有许多公司准备新建或扩建双酚A生产装置。2005年,我国双酚A的需求量达到35万吨,对苯酚的需求量将达到30万吨。 酚醛树脂是目前我国苯酚最主要的消费领域,随着新材料的发展,其部分用途将逐渐被其他材料所取代,因此在今后苯酚消费中所占的比例将会逐渐下降。2005年我国酚醛树脂对苯酚的需求量约为17.5万吨。 水杨酸主要用于生产阿司匹林。目前我国水杨酸的总生产能力约为5万吨/年,2004年对苯酚的需求量约为6.5万吨,2005年对苯酚的需求量将达到约7万吨。预计未来几年我国水杨酸对苯酚的需求量将以年均约11%的速度增长。 壬基酚主要用作非离子表面活性剂,目前我国总生产能力约为3万吨/年,产量约为1.6万吨/年,2004年对苯酚的需求量约为5万吨。随着我国日用化工和合成材料工业等的快速发展,加上国内壬基酚合成技术日益完善以及下游系列产品的不断开发,壬基酚的消费量将保持较高的增长势头,2005年我国壬基酚对苯酚的需求量达到5.5万吨。苯酚(别名:石炭酸 ) 分子式:C6H6O 分子量:94.11 CAS NO.108-95-2 结构式:C6H5OH 物化性质: 性状 无色针状结晶或白色结晶熔块。有特殊的臭味和燃烧味,极稀的溶液具有甜味。 熔点 43℃ 沸点 181.7℃ 凝固点 41℃ 相对密度 1.0576 折射率 1.54178 闪点 79.5℃ 溶解性 易溶于乙醇、乙醚、氯仿、甘油、二硫化碳、凡士林、挥发油、固定油、强碱水溶液。几乎不溶于石油醚
中文名:丙泊酚;
别 名:普鲁泊福;丙扑佛;普罗弗尔;得普利麻;异丙酚;二异丙酚;
化学名:2,6-二异丙基苯酚;2,6-双(1-甲基乙基)苯酚异丙酚;
英文名: disoprofol;diprivan;propofol;
英文化学名:2,6-Diisopropylphenol;2,6-Bis(Isopropyl)-phenol Dipravan Propofol;
分 子 式:C12H18O;[(CH3)2CH]2C6H3OH;
分子量:178.28
结构式:
图1.1 2,6-二异丙基苯酚结构式
CAS 号:2078-54-8
MDL号:MFCD00008885
EINECS号:218-206-6
RTECS号:SL0810000
BRN号:1866484
PubChem号:24902022
2,6-二异丙基苯酚及其衍生物具有优良的抗氧化性能,也是新型多环麝香 DDHI的主要中间体,还可以用于合成增塑剂、紫外线稳定剂、除草剂等精细化工产品。
目前,2,6-二异丙基苯酚主要作为一种麻醉剂,适用于麻醉诱导和静脉全身麻醉的维持,也可用于加强监护病人接受机械通气时的镇静,及无痛人工流产手术等。
2,6-二异丙基苯酚为短效静脉全身麻醉药,麻醉作用与硫喷妥钠相似,但作用要强约1.8倍。作用迅速,维持时间短。诱导效果好,作用平稳,无兴奋现象,又可通过静脉滴注或多次使用来控制麻醉深度,无显著蓄积,病人苏醒后头脑清楚,能迅速恢复。用于诱导麻醉和维持麻醉。
1.2 2,6-二异丙基苯酚的理化性质2,6-二异丙基苯酚产品为无色至淡黄色液体,有特殊气味。密度(g/mL,20℃):0.962;熔点:18℃;沸点(常压):256℃、(4kPa):136℃;折射率:1.5140;自燃点或引燃温度:113℃;溶于大部分有机溶剂,不溶于水。
表1.1 2,6-二异丙基苯酚的理化性质表
2,6-二异丙基苯酚分子结构数据见下表:
表1.2 2,6-二异丙基苯酚分子结构数据表
2,6-二异丙基苯酚毒理学数据:
1、急性毒性:人静脉LDLo:386mg/kg/14D-I;人TDLo:2857ug/kg/1D-I;大鼠经口LD50:500mg/kg;大鼠静脉LD50:42mg/kg;小鼠经口LD50:1100mg/kg;小鼠腹腔LD50:170mg/kg;小鼠静脉LD50: 50mg/kg;兔子静脉LDLo:20mg/kg
2、 生殖毒性: 女性TDLo:2800ug/kg,39周后受孕。
2,6-二异丙基苯酚对水是稍微有危害的,不要让未稀释的或大量的产品接触地下水,水道或者污水系统,若无政府许可,勿将材料排入周围环境。
2,6-二异丙基苯酚刺激眼睛、呼吸系统和皮肤,吞食是有害的。万一2,6-二异丙基苯酚接触眼睛,立即使用大量清水冲洗并送医诊治。操作时穿戴合适的防护服、手套并使用防护眼镜或者面罩。
2,6-二异丙基苯酚结构中存在酚羟基,易被氧化,应注意避光、充氮、低温条件下保存。产品避免与氧化物接触,危险的分解产品是一氧化碳和二氧化碳。
由于2,6-二异丙基苯酚脂溶性很高,且常温下为液体,因而所用的包装材料一般不可采用常用的复合膜袋包装,建议采用与该原料药可以相容的包装材料。目前一般以500g/瓶、15公斤/桶或15~25公斤/桶包装,或按用户要求包装。储存的地方必须远离氧化剂,储存在密封的储存器内,并放在阴凉,干爽的地方。
内容摘自六鉴网(www.6chem.cn)发布《2,6—二异丙基苯酚技术与市场调研报告》。
1 环境中氯酚类化合物的来源
环境中氯酚类化合物的来源主要有人为源和自然源2 类。人为源主要是来自于炼油、炼焦、造纸、塑料加工等人类的生产活动向环境中排放的含有CPs 的有机化工废水。自然源主要包括2 类:① 由人类使用的一次化学物经过自然界的生物化学过程生成二次的CPs, 如农业生产过程中广泛使用的2,4- 二氯苯氧基乙酸和2,4,5- 三氯苯氧乙酸等杀虫剂通过自然界微生物的代谢作用降解生成CPs 等中间产物② 自然物质在某些催化作用下合成CPs, 如土壤腐殖泥层中的无机氯盐和有机化合物在过氧氯化酶的催化作用下会生成CPs,如4-CP、2,5-DCP、2,4-DCP、2,6-DCP 和2,4,5-TCP等。
2 氯酚类化合物的环境污染水平
由于氯酚类化合物是一类用途广、毒性大的持久性有机污染物(Persistent Organic Pollutants,POPs), 所以, CPs 一旦未经处理或处理不当释放到环境中, 就会污染自然生态环境, 进而威胁人类安全。目前, 关于氯酚类化合物在水体环境、沉积物和土壤环境及水生生物体内大量存在并造成污染的情况已有大量报道。
2.1 水体环境
CPs 广泛分布在水体的表面, 其含量与废水排放源有关。降水及水的流动也很大程度上影响了各种CPs 浓度的变化。有研究报道, 加拿大的Superior湖中被排入纸浆厂废水后, 其中DCP 和TCP 的浓度会迅速上升到4 mg/L 和13 mg/L荷兰境内河流及沿海海域中TCP、一氯酚(Mono-CP) 和DCP的浓度分别达到0.0030.l mg/L、320 mg/L 和0.011.5 mg/L。Gao 等研究发现我国北方的黄河、淮河、海河等水体中2,4-DCP 和2,4,6-TCP 的浓度较高, 且北方受其污染比南方严重而长江流域受PCP 的污染较为严重, 在85.4% 的地表水样品中能够检出, 且平均浓度达到50.0 ng/L。我国《城市供水水质标准(CJ/T 206-2005)》中将氯酚类化合物列为非常规检验项目, 要求氯酚类总量(含2-CP、2,4-DCP 和2,4,6-TCP) 检出浓度小于0.020 mg/L, 2,4,6-TCP 的最低检测浓度小于0.010 mg/L, PCP 的最低检测浓度小于0.009 mg/L。
2.2 底泥沉积物和土壤环境
CPs 的辛醇/水分配系数(Kow) 较大, 且随着苯环上氯原子个数的增多而增大, 导致其亲脂性增强。所以, 水相中CPs 易转移到底泥沉积物及土壤环境中。因此, CPs 在河流底泥中积累的量要远大于水体中的量, 在底泥沉积物中的环境污染也较为严重。此外, 底泥中CPs的滞留时间和危害程度与CPs 苯环上的氯原子取代基个数成正比。加拿大British Columbi 地区海域内排入了大量含有CPs 的生产废水, 致使海底沉积物中的TCP 和四氯酚(Tetra-CP) 的累积总浓度达96 mg/k。韩国核电站附近海域底泥中CPs 的含量高达0.14516.1 g/kg (干重)。希腊Thermaikos 海湾和Loudia 河沉积物中均检出了2,4-DCP。波兰Dzierzno Duze 水库沉积物中2,4-DCP 的浓度接近0.02 g/kg, 2,4,6-TCP 的浓度为0.010.62 g/kg。此外, 在我国长江中下游地区备受血吸虫病害威胁, 各省长期使用五氯酚钠防治血吸虫, 致使土壤和沉积物中积累了大量PCP。许士奋等检测了长江下游底泥沉积物中的CPs 含量, 发现PCP 浓度最高, 达到0.494.57 g/kg, 占18种待测氯酚含量的39.4 %, 明显高于其他氯酚在长江沉积物中的残留。此外, 张兵等测定洞庭湖区底泥沉积物中PCP 的含量也高达48.3 mg/kg (干污泥)。有监测数据报道, 台湾高雄地区的土壤环境中2-CP 的含量为28103.6 mg/kg[22]。Apajalahti 等检测了利用CPs 防腐的木材加工厂周围的土壤样品, 结果表明样品中PCP 含量达1 g/kg。
2.3 水生生物体
污染物在生物体内的富集效果可用生物富集因子(Bioconcentration Factors, BCF) 来评价。水生植物一般需要1020 min 的时间来完全吸收CPs,对绝大多数植物来说, CPs 的吸收速率随着pH 的升高而减小, 随着温度的升高而增大。对于水生动物或微生物而言, 动物类型、化合物种类和富集条件等因素对水中或食物中CPs 的BCF 有一定影响。蛤砺对PCP 的BCF 为41 78, 河螺对2,4,6-TCP 的BCF 可达7403 020。鳟鱼、金鱼对水中2,4-DCP 的BCF 分别为10 和34, 而藻类对2,4-DCP的BCF 高达257。Kondo 等报道青鳉鱼对2,4-DCP 在其体内的BCF 因CPs 种类和浓度不同而有所差异, 例如: PCP 的累积能力较2,4- DCP 和2,4,6-TCP 更高当2,4-DCP 暴露浓度为0.23 g/L和27.3 g/L 时, 其对青鳉的BCF 值分别为340 和92当PCP 的暴露浓度为0.07 g/L 和9.7 g/L 时,其对青鳉的BCF 分别为4 900 和2 100。不同鱼类对2,4,6-TCP 的BCF 值也有所不同, 一般在250310之间浮动。王芳等对鲫鱼开展了毒性试验,其研究结果表明鲫鱼的胆、肝、肾和肌肉等器官和组织对CPs 都有明显的吸收, 其中以胆对CPs 的吸收能力最强, 其BCF 值高达2 0006 300。
3 氯酚类化合物的去除方法
目前, 处理CPs 污染物的方法主要集中在生物处理技术、物理化学法、化学还原法和化学氧化法等。
3.1 生物处理技术
CPs 的生物处理技术主要是微生物以CPs 为碳源和能源, 在新陈代谢过程中将CPs 分解去除,主要有好氧生物法、厌氧生物法、厌氧/好氧联合法等工艺。好氧法降解CPs 机理主要有2 种理论:① 氧化开环-脱氯机制:例如, 4-CP 在好氧菌Pseudomonassp. 的单氧化酶的催化作用下, 发生邻位氧化作用生成4-氯-儿茶酚, 然后4-氯-儿茶酚在1,2-双加氧酶的催化诱导下邻位开环生成氯代顺顺粘糖酸, 接着氯代顺顺粘糖酸通过内酯化作用脱去氯原子, 并被氧化成马来酰基乙酸, 进入三羧酸循环(Tricarboxylic Acid Cycle, TAC) , 最终被矿化成CO2 和H2O。② 氧化脱氯-开环机制:Flavobacterium sp. 和Rhodococcuschlorophenolicus 可在好氧条件下将CPs 苯环氧化生成氯代二酚, 接着逐步脱去氯取代基生成单氯二酚或对苯酚, 然后氧化开环, 进一步被矿化成CO2和H2O, PCP 被好氧菌Flavobacterium sp。此外, 好氧微生物在有氧条件下可成功处理含CPs 浓度达0.11.2 g/L 的工业废水。
微生物降解PCP 的反应机理主要是厌氧微生物在无氧条件下, 发生还原脱氯及厌氧发酵, 其主要厌氧降解的途径包括前端还原脱氯、后续厌氧发酵,即PCP 在厌氧条件下还原脱氯生成低氯酚和苯酚。然后, 苯酚在被产乙酸菌的作用下转化为乙酸, 乙酸在产甲烷菌的作用下最终转化成甲烷与CO2 。周岳溪等利用升流式厌氧污泥床反应器(UASB)在中温条件下处理PCP 废水发现, PCP 在厌氧条件下经间位脱氯生成2,3,4,6-Tetra-CP, 接着间位脱氯生成2,4,6-TCP, 继续邻位脱氯生成2,4-DCP, 接着对位脱氯生成2-Mono-CP, 最后矿化生成CH4 和CO2。Armenante 等研究了厌氧/好氧组合工艺处理2,4,6-TCP 废水, 结果指出: 在厌氧阶段,
氧微生物作用下, 以甲酸、乙酸和琥珀酸为电子供体, 使2,4,6-TCP 还原脱氯生成2,4-DCP 和4-CP在好氧阶段, 好氧微生物在有氧条件下将脱氯产物2,4-DCP 和4-CP 完全降解。Arora 等分别研究了CPs 在好氧和厌氧条件下的降解机理, 指出: 在好氧条件下, CPS 在细菌作用下形成对应的氯邻苯酚或(氯) 对苯二酚, 进而进入三酸羧酸循环在厌氧条件下, CPs 通过还原脱氯作用形成苯酚, 进一步转化为苯甲酸, 最终矿化为CO2。
3.2 物理化学法
物理化学法用于CPs 的去除, 主要是基于吸附材料的吸附去除。Hameed 等制备了椰壳活性炭用于去除2,4,6-TCP, 研究发现其吸附等温线符合Langmuir 模型, 在30 ±C 条件下最大单层吸附容量达到716.10 mg/g。Ren 等通过磷酸活化香蒲纤维前体制备了具有比表面积大(890.27 m2/g) 和多种功能团(羟基、内酯、羧基等) 的活性炭吸附材料,可有效去除水中2,4-DCP 和2,4,6-TCP。Nourmoradi等通过阳离子表面活性剂十六烷基三甲基溴化铵(HDTMA) 和十四烷基三甲基溴化铵(TTAB) 修饰蒙脱土(Mt) 用于水中4-CP 的吸附去除, 其研究表明HDTMA-Mt 和TTAB-Mt 的吸附容量分别为29.96 mg/g 和25.90 mg/g, 相比之下, HDTMA-Mt 更有利于水中4-CP 的去除。Mubarik 等利用甘蔗渣制备了具有较大比表面积的圆柱形多孔结构的生物炭材料用于2,4,6-TCP 的吸附去除, 结果表明, 在多种有机污染物共存条件下, 生物炭也可有效去除2,4,6-TCP, 且最大吸附容量为253.38 mg/g。
3.3 化学还原法
化学还原法处理CPs 污染物, 主要基于零价金属体系的还原脱氯作用Morales 等利用Pd(0)/Mg(0) 双金属体系可以在常温常压条件下将异丙醇/水溶液中的4-CP,2,6-DCP、2,4,6-TCP 和PCP 完全脱氯, 尤其是化学性质极其稳定的PCP其研究结果表明, 利用1.0g 浓度为2.659 g/L 的`20 目的Pd/Mg 双金属合金可在48 h 内将2.48 mmol/L 的PCP 完全脱氯, 且产物中也仅检测到易进一步氧化降解的环己醇和环己酮。零价铁渗透氧化硅混合物对2,4,6-TCP、2,4-DCP、4-CP 等氯酚类化合物的还原脱氯效果与CPs苯环上氯取代基的个数成正比, 即脱氯效果随着氯取代基数目的增多而增强, 其产物鉴定与反应机理研究表明, 零价铁渗透氧化硅催化还原脱氯降解CPs, 主要是零价铁提供电子进攻C—Cl 键, 发生逐级脱氯, 最终生成苯酚。此外, Zhou 等对比研究了Pd/Fe 双金属纳米合金与Pt/Fe、Ni/Fe、Cu/Fe 和Co/Fe 等双金属纳米颗粒对4-CP、2,4-DCP 及2,4,6-TCP 等氯酚类化合物的还原脱氯效果, 结果表明, Pd/Fe 合金纳米颗粒的还原脱氯效果明显优于其他双金属体系, 且CPs 还原脱氯规律符合准一级动力学模型, 但是脱氯效果随苯环氯取代基个数的增多而降低, 即4-CP>2,4-DCP >2,4,6-TCP。该研究与零价铁渗透氧化硅混合物还原降解CPs 脱氯效果相反。
4 总结与展望
目前, 关于CPs 污染物的降解和去除技术研究取得了显著的成果, 但是每种技术都有其自身的优势和缺陷。生物法的投资和运行成本相对较省, 但是需要特定种群驯化, 且处理周期相对较长此外,CPs 的毒性相对较大, 对微生物的生长代谢可能产生不良影响。物理化学吸附法用时短, 处理效果好,但吸附仅是发生了污染物的相转移过程, 没有从根本上消除污染物同时, 吸附后的固体吸附剂材料无论再生还是处理处置都会在一定程度上造成环境的二次污染再者, 常用吸附材料活性炭可有效吸附去除水中CPs, 但是吸附后活性炭的再生相对比较困难, 这将间接增加废水的处理成本。氯代物的毒性随着氯原子数目的增多而增强, 化学还原脱氯可实现CPs 的有效脱氯脱毒, 但是污染物无害化处理的终极目标是实现其矿化, 而化学还原脱氯只停留在脱氯的环节, 不能实现CPs 的开环和矿化。基于自由基反应的AOPs 具有氧化效率高、反应速率快、反应条件温和等优点, 在有机污染物降解尤其是CPs 污染物降解和去除方面得到了快速发展, 但这些常用的AOPs 都有一定局限性, 如O3 氧化技术需要现场制备氧化剂O3, 且产率较低, 这将进一步增加能耗, 间接增加运行成本H2O2、过硫酸盐等氧化剂的投入也需要较高的成本, 且过硫酸盐经氧化还原过程转化为硫酸盐, 增加了体系的离子强度和盐度, 可能会对后续处理工艺产生不良影响钴、镍、银等金属离子催化剂, 为有毒重金属, 将其引入反应体系势必会增加环境风险或造成二次污染自由基反应降解CPs 过程中可能还会生成毒性更强的'多氯代二次污染物等。因此, 需要研发绿色、高效、廉价的单元处理技术或联合工艺实现氯酚类污染物的无害化处理。例如: 培育驯化耐高毒性、反应高效菌群研发可再生吸附剂将化学还原脱氯与高级氧化技术耦合, 形成分段式高级还原-氧化技术, 分步实现还原脱氯和氧化矿化, 避免多氯代二次污染的产生耦合生物还原脱氯与高级氧化技术, 实现CPs污染物的高效化、无害化处理。
温度升高到65度,苯酚和水互溶,就像酒精溶于水一样,所以澄清
回复常温就和第一个空一样了
(苯酚在常温下是液体,怎么也不可能是晶体状态,)
(既然是苯酚溶于水,有一定的溶解度,大部分应该还是水吧)
(第三个的情况应该和第一个的情况一样,因为苯酚没有和水反应,冷却后也是常温,)
我国油田水文地质的发展可划分为三个阶段。
1.起步阶段
旧中国的石油工业极其落后,绝大部分沉积盆地没有进行过石油地质调查,油气产量极低,只有玉门、延长等几个小油田。从事石油地质的技术人员甚微,石油水文地质调查与研究更是一个空白点。新中国成立后,我国石油工业得到飞跃发展,在主要含油气盆地内开展了大规模的石油和天然气的普查与勘探工作。随着油气勘查的需要,在酒泉盆地、准噶尔盆地、柴达木盆地、四川盆地及鄂尔多斯盆地相继进行了有计划的区域水文地质调查,开始研究地下水与油气的关系,油田水资料逐日增多。与此同时,北京、长春、成都等地质院校和其他大学开设了水文地质(包括油田水)课程,邀请苏联专家、学者来华讲学,教科书和主要参考书刊基本上是苏联的翻译稿,如:《普通水文地质学》(欧维奇尼柯夫);《水文地质学概论》(克利门托夫);《地下水普查与勘探》(卡明斯基);《水文地质学讲座》(克雷洛夫);《天然水系中的油田水》(苏林);《油矿水文地质学》(苏哈列夫)。在油田水文地质生产与科研中,主要沿用着苏联的技术与方法,按照苏联专家的建议进行工作。1955年初,我国正式开始进行区域性综合水文地质普查。同年,在石油地质学家关士聪院士的倡导下,地质部西北地质局在六盘山地区开展了地下水石油普查工作,开创了我国水化学找油的先河。其后地质部物探所在四川、克拉玛依等地区进行了水化学找油试验。
该阶段主要是学习原苏联的经验、技术与方法,开始建立我国的油田水文地质事业,培养人才、配合石油普查勘探进行区域水文地质调查。
2.总结研究阶段
从20世纪50年代后期至70年代末,随着我国东部油气普查勘探的重大突破(松辽盆地和渤海湾盆地等)和油田开发事业的飞跃发展,油田水文地质基础资料日益丰富,许多油田(大庆、扶余、胜利、大港、冀中、江汉、河南、长庆、四川等)都配备了水文地质技术人员,组织成立了专门的油田水研究科室。他们从本地区油气勘探实际需要,一方面承担油田供水水文地质调查任务,另一方面,探讨油气赋存的水文地质条件,总结油田水化学成分的基本特征。例如:地质部石油局第三普查勘探大队综合研究队专设水文地质组,以鄂尔多斯盆地中生界三叠系和侏罗系为主,研究油气运移的水文地质条件、探讨三延(延长、延安、延川)地区油气富集的水文地质规律、总结已知油田(永坪、延长、枣园等)的水文地球化学特征、进行水化学找油试验,探讨水化学指标与方法;长庆油田水文地质科研人员(刘孝汉等),对鄂尔多斯盆地侏罗系下统油田水特征及其与油气藏保存条件等进行了总结研究,系统整理了李庄子、马家滩、大水坑、马岭、华池等油田的中-下侏罗统和上三叠统油田水分析资料;四川石油管理局(刘方槐等)对四川盆地进行大规模的区域水文地质调查研究,提出了地层水由盆地内部向盆地周边运动的新观点,得出与传统认识相悖的结论,对川东地区三叠系、二叠系、石炭系水文地质条件与构造内含气程度进行了预测;成都地质学院(孙世雄等)和水文地质工程地质研究所(汪蕴璞等)对四川盆地卤水形成、古水文地质条件及卤水活动的地球化学形迹等进行了研究;玉门油矿水文地质人员根据鸭儿峡、石油沟和老君庙油田的钻孔水化学资料,结合区域水文地质成果,建立了水化学垂直剖面,除水型随时代变老变为CaCl2型外,其他水化学成分(矿化度、变质系数、氯硫比值等)都没有出现原苏联学者指出的随深度增加而增高(降低)的有序现象;在松辽盆地,大庆油田科学研究设计院(王军、黄福堂等),总结了油田水化学成分特征——以单一的NaHCO3型水、以Cl组、Na亚组为主、矿化度1~12g/L、含有I、Br、B、NH4等微量组分。并根据矿化度和盐化系数(rCl/rHCO3+rCO3)二者的关系分为三类:较高矿化度(6~12g/L)的NaHCO3型水、中等矿化度(3~6g/L)的NaHCO3型水,盐化系数0.5~10之间、低矿化度(<3g/L)的NaHCO3型水,盐化系数0.1~5之间,后者不利于油气保存。探讨了喇嘛甸、萨尔图、杏树岗三个油区油田注水过程中油气水物理化学性质的变化,初步总结了油气水物理化学性质的分析指标,在注水过程中,由于氧化、溶解、油层温度、压力、生物化学作用和脱水过程中轻质馏分的损失,是油气水物理化学性质发生变化的因素;吉林油田石油研究院(杨忠辉等)对松辽盆地南部油田水分析数据,利用函数式计算了扶余、新木、红岗、乾安、农安等地区判别函数值进行含油气预测,并对水中可溶有机组分(苯、有机酸)等进行了试验总结;石油部石油勘探开发研究院(李济民等)总结了油田水特性指标的应用规律,以脱硫系数为主,结合封闭系数(rNH4+rH2S/rSO4)可以说明油气的存在,用成因系数结合矿化度,脱硫系数和钠氯比值的变化规律判断油气水运移方向,总结了正向和反向油田水化学剖面特征及其与油气藏的关系;华北石油勘探指挥部勘探研究院(谢家声等)总结了冀中坳陷古潜山和第三纪水文地质条件及其与油气运移、聚集、保存的关系、地下水化学成分,尤其是水中有机组分(苯及其同系物、酚、挥发性有机酸、环烷酸和铵)与油气的关系;河南石油会战指挥部勘探开发研究院(汪义先等)针对着南襄盆地(尤其是泌阳凹陷)油田水为低矿化度的NaHCO3型水的特点,提出适用于本区的水文地球分学垂直分带和水化学类型;江汉石油管理局勘探开发研究院(李际明、余莲声)总结了潜江凹陷下第三系高矿化度、高硫酸根地下水化学成分(包括常量组分、矿化度、碘、溴、硼、锂等)在平面和纵向上的分布规律,探讨了地下水化学成分及其与油气的关系,认为矿化度高达200g/L以上的油田水是发展盐化工业的重要原料,有宽阔的开发应用前景;长春地质学院(孙杉、张先起等)研究了深成地下水(存在于地壳下部岩浆壳和上地幔中的水)在石油成矿过程中的作用,并以冀中坳陷不同时代(第四系与上第三系、下第三系和古潜山)地下水为例研究了氢、氧同位素的组成、结合水化学成分特征,探讨了地下水来源、成因及其与油气的关系;成都地质学院(孙世雄、沈治安等)研究了我国海相和陆相油田水化学成分特征,指出古水文地质分析在油田形成、保存与破坏中的作用与意义,结合冀中古潜山油田探讨了古水文地质的研究方法与内容,提出了渤海湾盆地古水动力的四个区带;地质部地质科学院水文地质工程地质研究所(汪蕴璞、王田荣、王东升、王焕夫等)研究了四川盆地卤水的特点与成因;1975年和1976年分别在《水文地质工程地质》与《地质学报》发表了《评苏林油田水理论中的几个问题》,认为B、A苏林油田水理论有一定的局限性,束缚着我国油田水理论的建立;新疆石油管理局勘探开发研究院(王仲侯等)总结克拉玛依油田水化学成分时,在三叠系(56#)油田水中发现了矿化度高达26~27g/L以上的Na2SO4型水,在垂直剖面上与CaCl2型水或NaHCO3型水交替出现,在平面分布上介于CaCl2型水和NaHCO3水之间;他还对《评苏林油田水理论中的个问题》一文提出不同的意见;地质部石油101队(张金来、刘崇禧等)对我国已勘探开发的主要含油气盆地的水文地球化学特征进行了比较系统的整理研究,归纳了我国陆相油田水化学成分的组成——矿化度、离子比值、有机组分,微量元素、同位素(氢、氧和碳)等;提出离子组合的概念和油田水化学成分分类的几种思考方案;进行了地下水的蒸发、溶滤等模拟试验及水化学找油方法的试验与总结;应用数理统计方法研究油田水化学组分之间的关系;开发了油田水有机组分的分析测试技术与方法等。
上述科技工作者的辛勤劳动,促进了我国油田水研究地飞跃发展,逐步形成了或迎来了一门石油地质与水文地质密切结合的边缘学科——油气水文地质学,并开始探索具有我国石油地质理论特色的水文地质勘探程序和研究方法,走向了为区域含油气远景预测评价及油田勘探开发服务的道路。
3.开拓创新发展阶段
从20世纪80年代初,我国油气水文地质工作进入了一个新的高速发展阶段;取得丰富的研究成果与良好地应用效果,主要表现在以下几个方面:
1)中国地质学会石油地质专业委员会于1981年在合肥召开了“中国油田水地球化学学术讨论会”,来自地质部、石油工业部、中国科学院及高等院校代表75人,提交学术论文42篇。中国科学院学部委员、中国地质学会石油地质,专业委员会主任委员关士聪主持了会议,中国科学院学部委员、水文地质专家张宗祜作了书面发言。会议论文涉及的内容包括:我国主要含油气盆地油田水文地球化学特征与油气的关系、油田水化学成分分类、油田水起源、油气藏的浅层水文地球化学效应、水化学法在石油普查勘探中的应用、古水文地质分析与油气远景评价、深成水在油气矿产形成中的作用、计算机新技术在油田水研究中的应用,水动力条件在油气藏形成中的作用,分析测试技术方法等。本次会议是我国首次专门的油田水会议。石油水文地质工作者聚集一堂,在“百花齐放、百家争鸣”的方针指导下,进行成果交流、自由讨论、各抒己见、畅所欲言,学术气氛异常活跃。这次会议检阅了成果,交流了经验,明确了方向,增强了协作。对促进我国油田水研究、提高整体研究水平,加快油田水事业的发展步伐具有深远的意义,在国内外产生一定的影响。
2)吸取国内外油田水文地质研究的经验,通过油气生产实践,使我国油田水文地质工作进入了以石油地质为基础、围绕着油气普查勘探与开发的实际需要,走向为油气生产服务的道路。结合以勘探开发我国东部陆相油气田为主的总目标,重点研究了陆相油田水文地质特征,其后加大了海相油田水文地质研究的力度,取得了一些有独创特点的研究成果,每年都有不少论文发表,按年份举例如下:
我国油田水的离子组合特征(地球化学,1978年,刘崇禧);我国油田水的基本特征及其分类讨论(地质论评,1979年,张金来);一个值得注意的地质信息-酚(古潜山,1980年,谢家声);天然气中凝析水和烃类水化物的形成(天然气工业,1981年,刘伦);油田水文地质勘探中水化学及其特征指标的综合应用(石油勘探与开发,1982年,刘济民);油气田的水文地球化学标志及其应用(石油及天然地质,1982年,杨忠辉);泌阳凹陷油田水文地球化学特征及其与油气的关系(石油实验地质,1983年,汪义先);泰州地区古水文地质条件与油气(石油与天然气地质,1983年,龚与觐);四川盆南部水化学场及其成因(地球科学,1984年,汪蕴璞);利用地层水中的溶解气进行含油气远景评价(天然气工业,1985年,刘方槐);济阳坳陷古水文地质条件与油气聚集(石油实验地质,1986年,杨绪充);寻找油气田的水文地球化学标志(石油勘探与开发,1987年,刘崇禧);潜江凹陷油田水有机组分的地球化学特征(石油实验地质,1988年,林九皓);论含油气盆地的地下水动力环境(石油学报,1989年,杨绪充);中原油田文留地区矿化度数据的三维分析(地质科学,1990年,张广锐);初探地下水溶解气及其对气藏形成的影响(石油勘探与开发,1991年,孙永祥);再探地下水对气藏形成的影响(石油勘探与开发,1992年,孙永祥);松辽盆地北部地层水中“指纹标志”化合物的分布特征及其与油气关系的研究(地球化学,1993年,黄福堂);扶扬油层水化学场特征及其成因(大庆石油勘探与开发,1994年,楼章华);塔里木盆地油田水有机地球化学特征分类及其石油地质意义(石油勘探与开发,1995年,李伟);塔里木盆地油田水地球化学(地球化学,1996年,蔡春芳);西湖凹陷油气运聚成藏的水文地质论证(中国海上油气,1997年,汪蕴璞);沁水盆地煤层气的水文地质控制作用(石油勘探与开发;1998年,池卫国);油田水动力系统与油气藏的形成(海洋地质与第四纪地质,1998年,陈建文);盆地三维水动力数值模拟方法及其应用(石油勘探与开发,2000年,邓林);塔里木油田水溶重烃研究及其应用(新疆石油地质,2001年,陈传平);塔河油田及邻区地层水成因探讨(石油实验地质,2002年,蔡立国);水溶气资源富集的主控因素及其评价方法的探讨(天然气地球科学,2003年,武晓春);碳酸根和碳酸氢根测定方法和自动测定仪(现代仪器,2004年,郑志霞);水动力条件对煤层气含量的影响-煤层气滞留水控气论(天然气地质科学,2005年,秦胜正等。)
上述有代表性论文是从覆盖我国主要含油气盆地大量的油田水文地质基础研究中提炼出来的,从一个侧面反映了我国现阶段研究的现状与水平。值得提及的是石油生产单位,科研机构和大专院校等不仅加大了油田水文地质研究的力度,而且形成了生产与科研相结合,多单位协作攻关的研究群体。石油工业部在翟光明院士的组织下,对全国各油田的水文地质特征进行了比较系统的总结。油田水文地质研究纳入国家科技攻关项目,如“七五”期间的“四川盆地二叠系水文地质条件对油气运聚与保存控制的探讨”(四川石油管理局杨家琦等);“九五”期间的“塔里木盆地油田水文地质与油气聚集关系的研究”(石油勘探开发研究院李伟等);和“川西地区上三叠统水化学场、水动力场与油气富集关系研究”(中石油廊坊分院天然气所吴世祥等)。国家自然科学基金资助项目,如“我国大陆区新生代深层地下水系统演化与地下水成矿作用”(中国地质大学沈照理);“塔里木盆地古生界油田水的成因和混合证据”(中国科学院地质与地球物理研究所蔡春芳)。大专院校的水文地质博士生也将油田水文地质作为选题进行研究,如“临邑盆地水化学成分特征及其研究意义”(1991年,张作辰,中国地质大学);“泌阳凹陷石油运移聚集的水化学场与水动力场研究”(1992年,李广贺,中国地质大学)。江汉石油学院仅83级本科生就有五人以油田水研究作为毕业论文。有些油田也将油田水文地质列入本系统重大基础研究课题,如:“克拉玛依油田八区油气水研究与油源重新探讨”和“准噶尔盆地西北缘石炭系油田水化学研究”(新疆石油管理局勘探开发研究院,王仲侯,1981年和1985年);“冀中坳陷地下水的氢和氧同位素组成与成因”(长春地质学院,孙杉等,1981年);“冀中坳陷水文地质条件与油气分布”(华北石油勘探开发设计研究院,赵宝忠等,1984年);“济阳坳陷油田水水化学特征及其与油气聚集的关系”、“东营凹陷重质油形成的水文地质条件的研究”(胜利石油管理局地质科学研究院,任发琛等,1989年);“莺-琼盆地油田水化学研究”(中海油南海西部石油公司地质研究院,1989年);“沉积盆地中油气运移聚集与区域地下水流动之间的关系”(中国地质大学,王明等,1991年);“泌阳凹陷古水文地与无机络合物研究”(河南石油管理局,周留纪,1991年)“松辽盆地北部扶扬油层地下水动力特征与油气藏关系的研究”(大庆石油管理局勘探开发研究院,1991年);“东营凹陷流体历史与油气藏形成分析”(胜利石油管理局勘探事业部等,2001年);“贝尔断陷地层水分析数据含油性的综合评价”(大庆石油管理局勘探开发研究院,2005年);“乌尔逊凹陷地下水特征与油气关系的研究”(大庆石油管理局勘探开发研究院,2006年);“四川盆地川东地区地下水与油气关系研究”(中国石油勘探开发研究院,李伟等,2002~2005年)。汪蕴璞、王焕夫在吸取前人古水文地质研究成果的合理部分,提出水文地质期的概念以区别于水文地质旋回。“期”是沉积盆地水文地质发育史的组成部分,是反映地下水形成的一个特定的地球化学环境的地质时间段,以地壳构造运动、水动力条件及地球物理、地球化学场三个标志划分出:沉积作用水文地质期、淋滤作用水文地质期、埋藏封闭作用水文地质期、构造热液作用水文地质期。并以冀中坳陷和四川盆地为例,讨论了其意义,有较高的应用价值。
地球化学和石油地质学家也十分重视油田水文地质学,并进行有意义的研究。例如:梅博文教授在《储层地球化学译文集》(1992年)写到:油田水中有机酸和CO2是控制储层中矿物溶解、沉淀过程的主要因素,分析测试它们的浓度与组成,不仅对次生孔隙的预测有重要意义,而且为避免油层损伤和结垢采取新的工艺措施,提供了水文地球化学依据。林任子教授在《储层地球化学进展及应用》(1995年)指出:伴随着烃源岩的压缩失水过程,生油层中大量的有机酸被排挤进了储集层,形成了金属有机酸络合物通常溶于水,因此,研究油田水中有机酸,可以在认识次生孔隙形成机制的基础上,利用地球化学趋势来预测孔隙度增长过程的发生和范围。王铁冠教授编译的《油藏地球化学》也涉及到油田水文地球化学问题,由于石油含有多种化合物,在石油、水和矿物基质之间呈现差异分配现象,在无相态变化的情况下,储层石油的组成是排烃成分加上运移途径中水相和固相分配作用所引起变化的函数。因而可以通过对储层石油和地层水中精心选择的化合物测定作出评估,如有机酸、酚类等化合物。另一方面,流体(水、气、油)的成分经常是非均质性的,通过使用灵敏的天然同位素示踪剂,可检测出微弱的非均质性,及利用地层水的变化评价油藏的分隔性。蔡春芳研究员等以塔里木盆地为主,探讨了埋藏成岩过程中水-岩相互作用,根据油田水化学成分结合流体势变化追踪油气运移与聚集途径。
地质流体分析是当今国际地学研究的前沿课题。沉积盆地的岩石孔隙-裂隙内都贮存有流体(石油、天然气和地下水),其中水是主体部分。在油气地质领域内,油气的多期次运、聚、散、保都是在地下水的参与下进行的,分析沉积盆地内水文地质条件是研究油气成藏规律的有效途径。我国油气勘查家和水文地质家已经携手共同进行研究。
化验分析是油田水文地质研究的重要技术手段,我国各油田都建立了油田水分析测试实验室。近二十年来,随着科学技术的进步,现代分析检测仪器设备的不断更新,油田水分析测试技术与方法有了很大的改进和提高,正向着系列化、标准化、定量化的方向发展,建立了一套比较完善的油田水化学成分分析测试方法,包括:样品采集与保存方法;不稳定组分的现场测试——pH、EH、水温、溶解氧、电阻率、硫化氢、二氧化碳等;样品的前期预处理技术(萃取、富集、提纯、酸化等);岩石样品的相关参数分析(孔隙度、渗透率、残余盐等);开发了油田水中有机组分的分析技术方法(可溶气态烃、苯酚同系物及芳烃化合物、烷烃组分、有机酸等);引进了水中氢、氧、碳、锶的同位素分析技术;油田水中微量元素快速分析测试的等离子色谱分析;开创了三维荧光、同步荧光的鉴别分析技术等。油田水化学分析应用了色谱(气相、液相、色质等)、光谱、红外、质谱等现代测试仪器。提高了分析灵敏度和数据的可信度。各油田先后建立了油田水分析实验手册与规程,统一了分析方法。大庆油田勘探开发研究院(黄福堂、蒋宗乐等,1995年)对油田水分析与应用作了系统的总结。油田水分析化验技术人员,发表了许多有创新性质的论文,如:水沥青的分析方法及石油地质意义(石油实验地质,吴德云,1982年);水中气态烃的脱气方法(石油实验地质,崔秀荣,1982年);应用紫外吸收光谱及荧光谱测定地层水中的芳烃(石油实验地质,伍大俊,1982年);地层水中苯系物的色谱分析方法及其石油地质意义(石油实验地质,蔡映宝,1982年);薄层层析法分离与鉴定水中酚系物(石油实验地质,伍大俊,1983年);电位容量法测定油田水中Ca2+,Cl-离子(国外油田工程,黄福堂,蒋宗乐,1989年)
20世纪80代以后,我国油田水文地质工作者,对油田水文地质特征、水文地质勘探工作方法及其在油气勘查中的效果等进行了系统总结,出版了以下专著:
1987年,地质矿产部水文地质工程地质研究所、石油工业部华北石油勘探开发研究院、地质矿部产部石油地质综合大队101队。《油田古水文地质与水文地球化学》。北京:科学出版社。
1988年,刘崇禧,孙世雄。《水文地球化学找油理论与方法》。北京:地质出版社。
1991年,刘方槐,颜婉荪。《油田水文地质学原理》。北京:石油工业出版社。
1991年,邸世祥。《油田水文地质学》。西安:西北大学出版社。
1993年,杨绪充。《油气田水文地质学》。北京:石油大学出版社。
1994年,高锡兴。《中国含油气盆地油田水》。北京:石油工业出版社。
1995年,楼章华,高瑞琪,蔡希源等。《松辽盆地流体历史分析》。石油实验地质增刊。
1997年,蔡春芳,梅博文等。《塔里木盆地流体-岩石相互作用研究》。北京:地质出版社。
1998年,黄福堂,蒋宗乐等。《油田水的分析与应用》。北京:石油工业出版社。
1999年,黄福堂。《松辽盆地油气水地球化学》。北京:石油工业出版社。
1999年,贾庆仲等译。《油田岩石与水地球化学论文集》。北京:石油工业出版社。
从20世纪末,我国石油水文地质研究进入了以中青年科技工作者为主体的新时代,他们继往开来承担着生产与科研的繁重任务、迎接新世纪的挑战。这些朝气蓬勃、勇于实践、善于探索、敢于创新的青年群体的涌现,以及密切结合生产、理论联系实际的研究成果,展示了我国石油水文地质界人才济济,后继有人的可喜局面。近年来,一些为解决油气远景预测与勘探开发中实际问题的水文地质研究成果,表现出一定的水平。预示着我国油田水文地质工作将跨入具有自身特色、为油气生产服务的新时期。
综上所述,我国油田水文地质工作,已经走出“学国外、跟国外、重复国外”的阶段,在陆相成油理论的指导下,其研究领域不断拓宽、深化、自陆地到海洋、由陆相到海相、从石油到天然气(包括煤成气、生物成因气)、还涉及深成地下水,整体研究水平有很大提高,进入了解决我国石油地条件下水文地质问题的新阶段。
前述油田水文地质研究现状可以看出,各国研究的侧重点有所差异。总体来讲,欧美国家十分重视油气运聚的水动力条件研究,起步或研究的深度远远早于油田水化学成分的研究;原苏联是系统研究油田水化学成分最早的国家,最先提出古水文地质研究的理论与方法;我国从研究陆相油田水化学成分特征及水化学找油技术方法入手,在吸取国外先进理论与经验的基础上,走向水动力与水化学相结合、古代和现代水文地质条件同时研究的道路。
一、"夜光粉"发光的启示(组成)
为了弄清夜光粉的化学成分及组成,我们首先想到了荧火虫的发光,荧火虫的发光原理主要有以下一系列过程。
成光蛋白质+成光酵素含氧成光蛋白质(发出绿光)
含氧成光蛋白质+H2O成光蛋白质
这就是荧火虫为何能持续发光,并且光亮一闪一闪的原因,值得注意的是,荧火虫所发出的绿光是一种"冷光",其结果转化率竟达97%。
其次,我们又注意了发光塑料的发光,发光塑料主要是在普通塑料中掺进一些放射性物质,如14C、35Sr、90Sr及Na、Th和发光材料ZnS、CaS这些硫化物在放射光线的照射下,被激发而射出可见光(冷光)。
荧光粉的化学成份由模糊的硅酸盐、钨酸盐,单一的元素Ba、Sr最后深化到标准的化学式,其化学组成为:
类别: Y2O3 CeMgL11O19 BaMgAl10O17 BaMgA10O17
化学式:EuTb Eu (Eu、Mn)
颜色: 白白 白 白
密 度: 5.1±0.2 4.2±0.23.7±0.2 3.8±0.2
粉 色: 红粉 绿 粉 蓝 粉 双峰蓝粉
上转化荧光粉,即红外线激发荧光粉的成分为:
化学组成:YErYbF3
外 观:白色无机粉末
晶粒尺寸:30nm
激发波长:980nm
发光颜色:绿光
特 性:透光率较高,有较高的耐溶剂、耐酸碱性能
二,夜光粉的分类(性质)
夜光粉,通常分为光致储能夜光粉和带有放射性的夜光粉两类。光致储能夜光粉是荧光粉在受到自然光、日光灯光、紫外光等照射后,把光能储存起来,在停止光照射后,在缓慢地以荧光的方式释放出来,所以在夜间或者黑暗处,仍能看到发光,持续时间长达几小时至十几小时。带有放射性的夜光粉,是在荧光粉中掺入放射性物质,利用放射性物质不断发出的射线激发荧光粉发光,这类夜光粉发光时间很长,但有毒有害和环境污染等应用范围小。
◇相关连接:目前国内外夜光材料主要是以ZnS,SrS和CaS制成的,发出绿光和黄光。SrS,CaS材料易潮解,给广泛应用带来困难。所以市场上主要是以ZnS为基质的夜光材料。但它的余辉时间只有1~3小时,同时在强光(如太阳光)、紫外光和潮湿空气中容易变质发黑,所以在许多领域中应用受到限制。添加钻、铜共激活的ZnS夜光粉虽然有很长的余辉时间,但它有红外淬灭现象,在电灯光(包含较多的红光)照射下,余辉很快熄灭。
三,夜光粉的用途
人们在实际生活中利用夜光粉长时间发光的特性,制成弱照明光源,在军事部门有特殊的用处,把这种材料涂在航空仪表、钟表、窗户、机器上各种开关标志,门的把手等处,也可用各种透光塑料一起压制成各种符号、部件、用品(如电源开关、插座、钓鱼钩等)。这些发光部件经光照射后,夜间或意外停电、闪电后起床等它仍在持续发光,使人们可辨别周围方向,为工作和生活带来方便。把夜光材料超细粒子掺入纺织品中,使颜色更鲜艳,小孩子穿上有夜光的纺织品,可减少交通事故。 ◇塑料、橡胶、皮革行业:发光开关、按键、把手、玩具、工艺品、礼品、鞋帽饰件、服装饰品、雨衣、安全头盔、文具、劳保用品等,及具有装饰功用的各种饰条,压条,止滑条,防撞条等劳保用品。
◇陶瓷、搪瓷、玻璃行业:制成品广泛应用于工业、水文、交通、物业、景区等地的防火、安全警示、城镇、乡村公益事业、装饰、建材、交通信号、路标、过道指示、工艺品等。
◇油漆、涂料行业:制成品可应用于交通路面标试、建筑物内、外墙装饰、应急标志、装修、装饰、工艺品等。
◇工艺品行业:发光工艺画、发光水晶球、发光玻璃制品、发光水晶砂、发光彩陶、发光陶瓷、发光琥珀、 发光仿玉制品、发光内书工艺品等。
◇特种印刷行业:各类发光油墨、印花浆、发泡浆、陶瓷贴花纸、玻璃贴花纸等。
四,应对荧光粉危害的几种方法
有部分夜光粉是具有毒的,可并非无可阻挡,以下便是应对荧光粉危害的几种方法:
由于荧光粉在充入日光灯管过程中,含有较多量的Hg,因此其危害的主要来源就是其散发的Hg蒸气,权威资料显示:
汞蒸气达0.04至3毫克时,会使人在2至3月内慢性中毒;达1.2至8.5毫克量,会诱发急性汞中毒,如若其量达到20毫克,会直接导致动物死亡。
汞一旦进入人体内,可很快弥散,并积累到肾、胸等组织和器官中,慢性汞中毒会导致精神失常,植物神经紊乱,急性症状常头痛、乏力、发热、口腔及消化道齿龈红肿酸痛,靡烂出血,牙齿松动等,部分皮肤红色斑、丘疹,少数肾损害,个别肾疼、胸痛,呼吸困难,紫绀等急性间质性肺炎。
汞如若保管和处置不当,还会对生态环境造成巨大危害,它以各种形态进入环境中,直接污染土壤、空气和水源,再通过食物链进入人体,危害着人们的健康生活,因此绝对不能将日光灯管碎片随处丢弃。
如果室内日光灯管碎裂了,可用碘1克/立方米加酒精后薰蒸或直接用1克/立方米碘分散于地面置8-12小时,这样挥发或升华的碘与空气中的汞生成难挥发的碘化汞(Hg+I2=HgI2)。用以降低汞蒸气的浓度,还可用5%-10%的三氯化铁或10%的漂白粉冲洗被污染的地面。
胞 15-25 列,石细胞群36列,石细胞近圆形,单 功能。目前,国内外对天花粉的质量评价多数只是
救淀粉多,球形或半球形,复针24粒,长惠括楼 围终其主要成分香品的潮定方面进行研察,如邱德有
Tnchasanthes,sinopuncta,CY.Chenget Ynch 木栓细胞 等利用栝楼根生产天花粉蛋白,通过蛋白质印迹
15-25列,无石细胞,单粒淀粉少,复粒由27个组成。 法对天花粉蛋白含量进行测定,利用 SDS-PAGE 和
湖北栝楼Ticheanthes.bupehersis.CY.Chenget Yuel TLC 扫描,测定出每克鲜重栝楼根中天花粉蛋白的含
木栓细胞 10-25 列,无石细胞,薄壁细胞内含球状 量可达 8.16mg李艳萍闷也对天花粉蛋白采用 HPLO
针晶丛,单粒多见球形、卵圆或不规则形,复粒 2.9 测定法进行研究,通过高效液相色谱检测聚乙二醉化
粒组成。月眼大转 Buphortea chncroe Haea木格 天花粉蛋白方法比较。使用分子精色语法和反相高效
细胸淡黄色,多角形或精证长,淀粉基名,单粒球形, 液相色谱法测定了聚了二醇天花粉胥白,结里聚了一
长圆或半圆形,复粒由2-5粒组成。茅瓜Melothri 醇天花粉蛋白纯度分别为 100%和 98.14%。此法简
heterophyils(Lcur.)Cnen 根石细胞1-4列,单粒球形 单易行、准确、灵敏度高,适用于聚乙二醇化天花粉
或类方形,复粒 2-7个组成,木质部排列近二歧状。 蛋白纯度检测。
王瓜Thichosenthes cucumeraides Maxim.根石细胞环 3.2 天花粉多糖
2-7 列,菱角或纤维状,淀粉单粒少,球形,复粒数 天花粉多糖主要由葡萄糖、半乳糖、果糖等
十至几十组成.木鳖Mamandica cochinchincasis(Lour 组成,有明显的免疫增强作用,还具有显著的抗肿
Spreng根韧皮部有多数石细胞,单粒球形或类方 瘤和细胞毒活性。鲁建江,王莉等采用:用水提
形,复粒27个组成,木质部排列近二歧状,飞来 醇沉法提取天花粉多糖,用酚-硫酸比色法测定装
鹤 Gynanchum auriculatum Royle ex Wight皮部有多数 糖含量,结果:得天花粉中多糖含量08409%.平均
石细胞,淀粉单粒球形或类方形,复粒27个组成。 回收率为97.82%,RSD=1.96%(n=5)。结论:天花粉
罗汉果Sirartia grusverxri(Swingle)CJefftey ex AML c 多糖含最不是很高,提取方法有待进一步改进。而干。
ZY.Zhang根韧皮部石细胞散在,淀粉单粒,复粒 2-22 莉,鲁建江等采用微波对天花粉多糖的提取及含
个组成。木薯 Manibot esculemt Crantz 的块根,淀粉 量测定,并测定其含量。方法:运用微波技术用水提
粒众多,单粒呈类圆形,盔帽或多角球形,石细胞单 醇沉法提取天花粉多糖,用酚-硫酸比色法测定多糖
个或2-3个相聚散在,璧厚且木化,草酸钙簇品散在。 含量。结果:测得天花粉中多糖含量 183012%,平均
番薯 Ipomoca bantalL,Lam 块根,淀粉粒众多,单粒 回收率为 98.86%,RSD-168%(n=5)。结论:首次运
圆球或三角状卵形,复粒少为2.3分粒组成。草酸 用微波技术从天花粉中提败出多糖,反应速度大大加
钙砂晶(类似族晶)散在。 快,收率提高。屠建红等四对天花粉多糖的单糖组
2.3 理化鉴别 成分析及不同采挖期多糖含量比较,目的从天花粉中
2.3.1 薄层鉴别 刘训红采用了 TLC 正品与伪 提取纯化多糖,在分析其单糖组成的基础上,建立测
品湖北栝楼相比,薄层斑点第三个点 Rf值小,第四 定天花粉多糖含量的方法,比较不同采挖时期天花粉
个点 Rf大,姚三桃叫对天花粉醇提液采用薄层与全 中多糖食量的变化,为确定天花粉适宜的采挖时间摄
波锯齿扫描发现,230nm 处栝楼、双边栝楼与南方 供依据,方法薄层色谱法和气相色谱法分析天花粉
栝楼根未见明显吸收峰,湖北栝楼此处葫芦素B有 装糖的糖基组成,多糖的含量测定采用改良的苯酚
吸收峰。故用营外光谱研究表明,天花粉的醇得液 硫酸法,结果组成天花粉多糖的单糖残基为葡萄糖
在213nm处有吸收峰,湖北栝楼则在221.266处有 9月-12月及月所采挖的5批药材多糖含量分别为
吸收峰。高捷”等发现伪品长萼栝楼水或醇提液在 7.51%,6.16%,10.40%,18.90%和 17.81%。结论天花粉
272nm 处有较大的吸收峰,而括楼在 278mm及双边 多糖是一种由葡萄糖组成的均多糖不同时期采控的
栝楼 266,278nm 处有最大吸收峰, 天花粉中多糖含量有显著差异,以12月和1月采挖
3 天花粉的主要活性成分评价 的天花粉中多糖含量最高,所得结果对药材采收时间
天花粉主要成分是蛋白质、多糖、植物凝血素 的确定有指导意义。
淀粉和皂苷、氨基酸等”其他成分 3.3 天花粉皂苷
3.1 天花粉蛋白 天花粉皂苷对人体有清除自由基作用,陈颖等网
天花粉蛋白为天花粉的主要成分,具有较强的药 天花粉中总三萜皂苷的含量分析目的:对天花粉中总
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