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题名: 2,4-二羟基二苯甲酮在(光)氯消毒处理中的转化机 制及毒性评价研究
作者: 刘伟
学位类别: 硕士
答辩日期: 2016-04
授予单位: 中国科学院研究生院
授予地点: 北京
导师: 魏东斌
关键词: BP-1,氯化消毒,光-氯联合处理,转化机理,遗传毒性 ; BP-1, chlorination desinfection, light-chlorine combined treatment, transformation mechanism, genotoxicity
其他题名: The transformation and the toxicity evaluation of 2,4-dihydroxybenzophenone during the (photo-induction) chlorination disinfection process
学位专业: 分析化学
中文摘要:        2,4-二羟基二苯甲酮(BP-1)是一种重要的紫外防晒剂,在个人护理品与工业产品中都有广泛应用。其在环境水样、人血清、尿液等样本中都有检出。氯化消毒工艺是水处理中重要的环节,由于其具有廉价、高效、操作简单等特点,在饮用水、再生水、游泳池水消毒等领域具有非常广泛的应用。本文主要研究了 BP-1作为前体物质在氯化消毒过程中的转化机理以及毒性变化特征。另外,由于光在水处理过程中是不可避免的因素,因此本研究在 BP-1氯化转化机理的基础上进一步探索了 BP-1在光-氯联合作用下的转化机理与毒性变化,主要结论如下:
(1)、揭示了 BP-1在氯化消毒过程中的转化机理和毒性变化规律。首先借助高效液相色谱-质谱联用技术对 BP-1的氯化转化产物进行了分离和鉴定,共鉴定出 16种  BP-1的氯化转化产物,其中包括一些氯代苯醌类产物、联苯类产物等。在分析这些产物结构的基础上结合实验现象和有机化学反应机理,提出了 BP-1在氯化转化过程中的转化路径。BP-1的氯化转化过程主要包括以下六类反应:苯环上氢原子的氯化取代反应、酮的  Baeyer-Villiger氧化成酯反应、酯类化合物的水解反应、羧基脱除反应、苯环偶联反应、对羟基苯酚氧化成醌反应等。正交实验发现 BP-1的氯化过程中  pH主要影响发生反应的类型,氯剂量主要影响反应进行的程度。毒性测试结果表明,在酸性与中性、5倍氯当量反应条件下,BP-1氯化产物的混合液的遗传毒性较   BP-1母体有明显的升高,表明在此过程中有具有较高遗传毒性产物生成。
(2)、BP-1在光-氯联合作用下,其转化产物的种类与氯化条件下相同。但其两种转化产物 P7与P10的产量较氯化过程中有明显的升高。转化产物P7是P1经过Baeyer-Villiger氧化反应生成的。P10是P2’经过苯环偶联与Baeyer-Villiger氧化反应生成的。这一结果表明  BP-1在氯化过程中,光很可能促进 Baeyer-Villiger氧化反应与苯环的偶联反应的发生。
英文摘要:       The 2,4-dihydroxybenzophenone(BP-1)  is  an important UV  filter, which is widely used in personal care products and industrial products. It  has been detected in environmental   water,   human   serum   and   human   urine    samples   and   so   on. Chlorination process is an important part in water  treatment. Because of its low cost, high effeciency  and confident operation,  chlorination process has  been widely used in drinking water treatment, reclaimed  water and swimming water treatment all over the  world.  This  study  has  explored  the  transformation  process  of  BP-1  and  the change of the  genotoxicity during chlorination  process. In addition, light  irradiation is an unavoidable factor  in the treatment process of water,  so this study explored the transformation of  BP-1  under photo  induction chlorine  combined treatment  on the basis of BP-1 chlorination transformation. The main results of this study include:
(1) The  chlorination process of  BP-1 and  the change of  genotoxicity has been discovered.  The transformation  products  of BP-1  was  separated and  identified  by UPLC-MS.  And 16  transformation products  were  identified, including  a  series of chlorobenzoquinone-type transformation  products and biphenyl-type  transformation products  and so  on.  Based on  analyzing the  mass  spectrum of  the  transformation products and  the organic  chemical reaction principals,  a transformation  pathway of BP-1 during  chlorination  process was  proposed. Six  type of  reactions occoured  in this process. The first one  is the chlorinated substitution of the hydrogen atom  in the benzene ring.  The second one  is a Baeyer-Villiger-Type  oxidation. The third  one is the hydrolysis of  the ester. The fourth  one is the  decarboxylation reaction. The fifth one  is  the  oxidation  of  the  p-dihydroxybenzene   to  generate  benzoquinone  type transformation products.  The sixth one is  the coupling of the  two benzenes in  BP-1 molecule.  The orthogonal  experiment  indicates that  the  pH mainly  influences  the type of  the reaction, while  the dose  of the chlorine  mainly influences  the extent of the transformation process.  The genotoxicity of the  reaction mixture has an obvious increase  under acid  and  neutral  pH conditions,  5-equivalent  chlorine dose,  which indicates that  some transformation products  with high genotoxicity  generates under these conditions.
(2)  The  type of  the  transformation  products  under  photo  induction  chlorine combined treatment  was the same as  under chlorination treatment.  But, the yield  of two transformation products  P7 ans P10 was higher  than in chlorination process. P7 was  generated   from  P1   through  Baeyer-Villiger-Type   oxidation,  and   P10  was generated from P2’ through the benzene- coupling reaction and Baeyer-Villiger-Type oxidation.    This    result    indicates    that    the    benzene-coupling    reaction    and Baeyer-Villiger-Type oxidation can be probably promoted by the light.
内容类型: 学位论文
URI标识: http://ir.rcees.ac.cn/handle/311016/36898
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刘伟--2,4-二羟基苯甲酮在(光)氯消毒处理中的转化机制及毒性评价研究.pdf(1846KB)学位论文--限制开放 联系获取全文

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刘伟. 2,4-二羟基二苯甲酮在(光)氯消毒处理中的转化机 制及毒性评价研究[D]. 北京. 中国科学院研究生院. 2016.
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