本發(fā)明屬于廢水中持久性有機(jī)污染物處理，尤其是指一種犧牲電子供體強(qiáng)化紫外光還原全氟有機(jī)酸的方法。

背景技術(shù)：

1、全氟有機(jī)酸是指含有至少一個(gè)全氟化碳原子的全氟烷基和多氟烷基物質(zhì)。由于具有優(yōu)異的熱、化學(xué)和生物穩(wěn)定性，全氟有機(jī)酸已被廣泛用于各種工業(yè)和商業(yè)產(chǎn)品，包括蠟、清漆、表面活性劑和消防泡沫。其中，全氟辛烷磺酸（pfos），作為一種典型的全氟有機(jī)酸，具有分布廣泛和生物毒性強(qiáng)等特點(diǎn)，已于2009年被《斯德哥爾摩公約》列入持久性有機(jī)污染物清單中。由于全氟辛烷磺酸在加工過程中直接或間接的排放，在海水、野生動(dòng)物和人類血液等全球環(huán)境中均檢測(cè)到全氟辛烷磺酸。此外，研究人員還發(fā)現(xiàn)全氟辛烷磺酸具有多種生物毒性，如器官毒性、神經(jīng)毒性、免疫毒性和致癌性。因此，對(duì)于水體中全氟辛烷磺酸的去除是非常重要的。

2、然而，由于氟的高電負(fù)性和較強(qiáng)的碳-氟鍵能，許多傳統(tǒng)技術(shù)對(duì)全氟辛烷磺酸的降解都是無效的。近年來，由于水合電子的高還原電位，基于水合電子的光化學(xué)還原技術(shù)被認(rèn)為是能夠高效降解和脫氟全氟有機(jī)酸的一種技術(shù)。然而，由于水合電子容易被羥基自由基和氧氣等猝滅，導(dǎo)致水合電子利用率不高，進(jìn)而影響全氟有機(jī)酸的光降解效果。于是，為了解決這一問題，在之前的研究中首次提出了一種由氨基多羧酸介導(dǎo)的光化學(xué)還原體系，該體系能夠通過氨基多羧酸猝滅羥基自由基來提高水合電子產(chǎn)率，但是該體系需要依賴強(qiáng)堿環(huán)境，無法在實(shí)際水處理體系中應(yīng)用（z.?sun,?c.?zhang,?l.?xing,?q.?zhou,?w.?dong,and?m.r.?hoffmann,?uv/nitrilotriacetic?acid?process?as?a?novel?strategy?forefficient?photoreductive?degradation?of?perfluorooctanesulfonate.?environ.sci.?technol.?52?(2018)?2953-2962.）。因此，開發(fā)一種在較寬ph范圍條件下能夠降解全氟有機(jī)酸的光還原體系是非常重要的。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、為解決以上技術(shù)問題，本發(fā)明提供了一種犧牲電子供體強(qiáng)化紫外光還原全氟有機(jī)酸的方法。本發(fā)明選擇次氮三乙酸為羥基自由基的猝滅劑，在季銨鹽的存在下，能夠?qū)崿F(xiàn)中性ph，有氧和室溫條件下對(duì)全氟有機(jī)酸的高效降解與脫氟。其中，次氮三乙酸作為羥基自由基的猝滅劑，能夠延長(zhǎng)水合電子的壽命，促進(jìn)全氟辛烷磺酸的光降解過程；利用季銨鹽表面帶有正電荷不僅能夠逆轉(zhuǎn)次氮三乙酸和全氟辛烷磺酸的靜電斥力，增加它們接觸和反應(yīng)的可能性，而且可以通過吸附作用，來增強(qiáng)次氮三乙酸對(duì)全氟辛烷磺酸的吸附能力，使得水合電子可以從次氮三乙酸快速轉(zhuǎn)移到全氟辛烷磺酸的表面，實(shí)現(xiàn)全氟有機(jī)酸在環(huán)境條件下對(duì)全氟辛烷磺酸的光還原降解與脫氟。

2、本發(fā)明提供了一種強(qiáng)化紫外光還原降解全氟有機(jī)酸的方法，包括以下步驟：在含有全氟有機(jī)酸的溶液中加入次氮三乙酸和季銨鹽，并調(diào)整溶液ph，在紫外光照射下進(jìn)行光還原降解反應(yīng)。

3、在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例中，所述全氟有機(jī)酸是全氟辛烷磺酸、全氟辛酸。

4、在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例中，所述季銨鹽表面帶有正電荷，因此可以逆轉(zhuǎn)次氮三乙酸和全氟辛烷磺酸的靜電斥力，增加它們接觸和反應(yīng)的可能性，而且可以通過吸附作用，來增強(qiáng)次氮三乙酸對(duì)全氟辛烷磺酸的吸附能力，使得水合電子可以從次氮三乙酸快速轉(zhuǎn)移到全氟辛烷磺酸的表面，因此只要表面帶有正電荷的季銨鹽均可以實(shí)現(xiàn)本發(fā)明的效果，示例性地，可以優(yōu)選十六烷基三甲基溴化銨、十四烷基三甲基溴化銨、十二烷基三甲基溴化銨和四丁基溴化銨中的一種或多種。

5、在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例中，全氟有機(jī)酸的溶液的濃度為5-10μm，示例性地，可以為5μm、6μm、7μm、8μm、9μm、10μm等，或者任意兩個(gè)數(shù)值之間的任意區(qū)間值。

6、在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例中，所述含有全氟辛烷磺酸的中性溶液的ph值為4-10，示例性地，可以為4、4.5、5、5.5、6、6.5、7、7.5、8、8.5、9、9.5、10，或者4-6，6-7，7-10，或者任意兩個(gè)數(shù)值之間的任意區(qū)間值。

7、在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例中，所述次氮三乙酸的濃度為0.01-5mm。

8、在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例中，所述季銨鹽的濃度為0.01-0.56?mm。

9、在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例中，所述光還原降解反應(yīng)的反應(yīng)溫度為20-30℃，反應(yīng)時(shí)間為0.01-10h。

10、在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例中，所述紫外光的波長(zhǎng)為254nm。

11、在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例中，所述紫外燈的光源為6-16w的低壓汞燈，進(jìn)一步地，可以為6w、7w、8w、9w、10w、11w、12w、13w、14w、15w、16w等，或任意兩個(gè)數(shù)值之間的任意區(qū)間值。

12、有益效果：

13、1.本發(fā)明的操作步驟簡(jiǎn)單，即包含發(fā)射254nm光源的14w低壓汞燈，較寬ph范圍，常溫常壓，能夠有效提高水合電子光還原體系在實(shí)際中的應(yīng)用潛力。

14、2.本發(fā)明季銨鹽不僅能夠通過增強(qiáng)次氮三乙酸對(duì)羥基自由基的猝滅作用來提高水合電子的壽命，而且能夠通過吸附作用降低水合電子到全氟有機(jī)酸的轉(zhuǎn)移距離，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)在較寬ph范圍條件下對(duì)全氟有機(jī)酸的高效降解與脫氟。

15、3.本發(fā)明中該體系具有較寬的ph應(yīng)用范圍（4-10），且在有氧條件下也能夠?qū)崿F(xiàn)全氟有機(jī)酸的降解與脫氟，具有實(shí)際應(yīng)用潛力。

16、4.本發(fā)明所使用次氮三乙酸和季銨鹽都是可生物降解的，證明了該體系具有綠色環(huán)保的優(yōu)點(diǎn)。

技術(shù)特征：

1.一種犧牲電子供體強(qiáng)化紫外光還原全氟有機(jī)酸的方法，其特征在于，包括以下步驟：在含有全氟有機(jī)酸的溶液中加入次氮三乙酸和季銨鹽，并調(diào)整溶液ph，在紫外光照射下進(jìn)行光還原降解反應(yīng)。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述季銨鹽選自十六烷基三甲基溴化銨、十四烷基三甲基溴化銨、十二烷基三甲基溴化銨和四丁基溴化銨中的一種或多種。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述全氟有機(jī)酸為全氟辛烷磺酸、全氟辛酸。

4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述含有全氟有機(jī)酸的溶液的濃度為5-10μm。

5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述溶液的ph值為4-10。

6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述次氮三乙酸的濃度為0.01-5mm。

7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述季銨鹽的濃度為0.01-0.56?mm。

8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述光還原降解反應(yīng)的反應(yīng)溫度為20-30℃，反應(yīng)時(shí)間為0.01-10h。

9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述紫外光的波長(zhǎng)為254nm。

10.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述紫外燈的光源為6-16w的低壓汞燈。

技術(shù)總結(jié)
本發(fā)明公開了一種犧牲電子供體強(qiáng)化紫外光還原全氟有機(jī)酸的方法，包括以下步驟：在含有全氟有機(jī)酸的水體中加入季銨鹽和猝滅劑，用紫外光對(duì)上述混合溶液進(jìn)行輻照，以降解水體中的全氟有機(jī)酸。本發(fā)明以次氮三乙酸作為羥基自由基的猝滅劑，在季銨鹽的存在下，實(shí)現(xiàn)了在溫和條件下對(duì)全氟有機(jī)酸的高效降解與脫氟。本發(fā)明提供了一種不受強(qiáng)堿限制的替代光還原體系，在較寬pH下仍具有降解全氟有機(jī)酸的潛力。

技術(shù)研發(fā)人員：張超杰,趙云夢(mèng),謝彤,翟振宇,高杰,周雪飛,張亞雷
受保護(hù)的技術(shù)使用者：同濟(jì)大學(xué)
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2024/9/9