Este artículo discute la investigación sobre la reacción de fotodegradación ultravioleta del 4-bromodifenil éter, con el objetivo de proporcionar referencias teóricas para el comportamiento ambiental del 4-bromodifenil éter y estudios sobre técnicas de control de fotólisis ultravioleta.

El 4-bromodifenil éter es un contaminante orgánico persistente, que es un derivado bromado de los éteres de difenilo polibromados (PBDE). Los PBDE, como importantes retardantes de llama bromados, se utilizan ampliamente en productos comerciales y domésticos. Como retardantes de llama aditivos, los PBDE pueden filtrarse fácilmente de las matrices de polímeros al medio ambiente durante la producción, uso y eliminación, lo que conduce a la contaminación de la atmósfera, cuerpos de agua, sedimentos, suelo y la biosfera.

Actualmente, la investigación sobre la degradación de los PBDE se centra principalmente en la degradación con hierro cerovalente, pirólisis, fotodegradación y biodegradación. Debido a la fotólisis directa causada por la absorción de la luz solar por los contaminantes químicos en el medio ambiente y la fotólisis indirecta en presencia de fotosensibilizadores, muchos académicos han llevado a cabo investigaciones relevantes sobre la fotodegradación de los PBDE en los últimos a?os.

Liu Qingqing et al. seleccionaron el 4-bromodifenil éter como objeto de investigación e investigaron sus características de fotodegradación en tres solventes orgánicos diferentes: n-hexano, metanol y acetona. Analizaron la influencia de la fuente de luz ultravioleta y la concentración inicial de la solución en su velocidad de fotodegradación. Los experimentos específicos son los siguientes:

El dispositivo de reacción de fotodegradación para el 4-bromodifenil éter adopta el reactor fotoquímico tipo XPA-7 producido por la Fábrica de Electromecánica de Nanjing Xujiang. La estructura del dispositivo es como se muestra en la figura, con la fuente de luz colocada en una trampa de cuarzo dedicada, enfriada por agua de refrigeración, y la muestra que gira uniformemente alrededor de la fuente de luz para recibir una iluminación uniforme. La distancia entre el tubo de muestra y la lámpara ultravioleta es de 5,75 cm. Las fuentes de luz utilizadas en los experimentos de fotólisis son lámpara de mercurio de baja presión (10 W), lámpara de mercurio de mediana presión (300 W) y lámpara de mercurio de alta presión (500 W), entre las cuales la lámpara de mercurio de baja presión es comprada a Heraeus, Alemania (modelo GPH212T5L/4), y las lámparas de mercurio de mediana y alta presión son compradas a la Fábrica de Electromecánica de Nanjing Xujiang. La intensidad de radiación de la fuente de luz se mide utilizando un radiómetro UV de cuatro canales UV-M (comprado a Guangzhou Yihong Electronic Co., Ltd.).

En primer lugar, se prepara una solución de 20 mg/L de 4-bromodifenil éter en n-hexano, y antes del experimento de fotólisis, se utiliza el solvente orgánico correspondiente para diluir la solución madre de 4-bromodifenil éter a una concentración de 100 g/L de solución de reacción, que luego se coloca en un tubo de cuarzo tapado y se coloca en el dispositivo de rotación de muestra del reactor fotoquímico tipo XPA-7 para el experimento. Antes de que comience la reacción, la lámpara ultravioleta se precalienta durante 10 minutos, y el cronometraje comienza cuando la fuente de luz está estable. Los puntos de muestreo se determinan en función de preexperimentos (muestreo no equidistante), y se toman muestras en diferentes momentos de iluminación para su análisis utilizando cromatografía de gases.

El éter 4-bromodifenil se analiza cuantitativamente utilizando un cromatógrafo de gases Varian 450-GC (equipado con un detector de captura de electrones). Las condiciones de análisis cromat  ográfico son las siguientes: la columna cromatográfica es CP-SIL 5CB (15 m × 0,25 mm × 0,25 m), las temperaturas del puerto de inyección y del detector son de 280°C y 300°C, respectivamente; no hay división en la inyección, el volumen de inyección es de 1 μL; se utiliza nitrógeno de alta pureza como gas portador, con un flujo constante de 1,0 mL/min; el programa de temperatura es el siguiente: temperatura inicial 70°C mantenida durante 1 minuto, aumentada por 20°C/minuto a 160°C, mantenida durante 1 minuto, luego aumentada por 5°C/minuto a 200°C, mantenida durante 1 minuto, y finalmente aumentada por 20°C/minuto a 280°C, mantenida durante 5 minutos.

Los espectros de absorción ultravioleta de 4-bromodifenil éter en diferentes solventes se determinan utilizando un espectrofotómetro UV-Vis DR5000 de la empresa Hach Company, EE. UU.

La fotodegradación ultravioleta de 4-bromodifenil éter en solventes orgánicos se ajusta a la cinética cuasi de primer orden. Bajo irradiación de lámpara de mercurio de 300 W, existen diferencias significativas en las tasas de fotodegradación de 4-bromodifenil éter en diferentes solventes orgánicos. Sus tasas de degradación en n-hexano y metanol son similares, de 1,22 min^-1 y 1,20 min^-1, respectivamente, mientras que la tasa de fotodegradación en acetona es significativamente más baja, de solo 0,0082 min^-1. Cuanto mayor es la intensidad de la luz, más rápida es la tasa de degradación de 4-bromodifenil éter. La concentración inicial de la solución también afecta la reacción de fotodegradación de 4-bromodifenil éter debido a la absorción competitiva de luz, con concentraciones iniciales más altas que resultan en tasas de degradación más lentas.

[1] Shi Wenyang, Tang Liang, Wu Wenjing, et al. Estudio sobre el mecanismo de degradación por haz de electrones del 4-bromodifenil éter [C]. Actas de la Conferencia Anual Académica 2009 de la Sociedad Nuclear China. 2009:4973-4977.

[2] Liu Qingqing, Fang Lei, Zhang Yan. Investigación sobre la reacción de fotodegradación ultravioleta del 4-bromodifenil éter [J]. Boletín de Ciencia y Tecnología, 2014(11):206-210. DOI:10.3969/j.issn.1001-7119.2014.11.049.