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本文应用超声波/零价铁(US/Fe~0)联合技术,以五氯酚为目标污染物,考察了超声波/零价铁的协同效应,研究了溶液初始pH值、初始浓度、零价铁投加量等因素对五氯酚(PCP)降解效果的影响,并在同一条件下考察了五种典型氯酚类有机物的降解效果;同时考察了协同体系中羟基自由基(·OH)的作用及其变化规律,重点研究了协同体系中超声波/零价铁的协同作用机理;初步探讨了五氯酚在协同体系中的降解途径,并对氯酚类有机物结构与降解性能的关系进行了定性研究。研究结果表明:超声波和零价铁有显著的协同效应;当五氯酚的初始浓度为5~200mg/L,溶液初始pH值2~11时,五氯酚去除率随其初始浓度和pH值的增加而减小;当铁粉投加量小于1.5g/L时,去除率随投加量的增加而增大,当投加量大于1.5g/L时,降解率随投加量的增加而减小;在同一条件下,五种典型氯酚在超声波/零价铁体系中的降解均符合一级反应动力学,降解速率常数呈一定的规律:2-氯酚<2,4-二氯酚<2,4,5-三氯酚<2,3,4,6-四氯酚<五氯酚,即苯环上的氯取代基数目越多,降解越容易。在超声波/零价铁体系,羟基自由基的氧化作用是五氯酚降解的主要原因,铁粉的颗粒效应和Fe2+(由铁的酸腐蚀而产生)的催化作用,促进了协同体系中羟基自由基的产生;同时,超声波对铁粉表面的清洗、侵蚀和粉碎作用,强化了液固传质,增加了铁表面积,相应的提高了反应速率。超声波/零价铁降解过程中,少量的五氯酚通过热解脱氯降解,大部分的五氯酚通过羟基自由基的加成、氧化脱氯、开环降解。结构与性能关系的研究结果表明,整个苯环可以看成一个大的碳正离子,当氯原子取代得越多,碳正离子的形成速度越快,反应活性越大;随着氯取代基越多,分子的(Elumo - Ehomo)2越小,表示该分子越不稳定。由此推测五种氯酚的降解难易为:五氯酚>2,3,4,6-四氯酚>2,4,5-三氯酚>2,4-二氯酚>2-氯酚,与超声波/零价铁协同降解上述物质所得实验速率结果一致。