一种强化降解有机物的光化学方法技术

本发明专利技术涉及一种强化降解有机物的光化学方法，是用亚硫酸盐与Fe2+或者Fe3+反应获取自由基，在紫外光的的条件下对有机污染物进行降解。本发明专利技术不仅所产生的硫酸自由基比普通的羟基自由基氧化性更强，氧化速度更快，而且反应成本低廉，降解效率高，具有十分广泛的应用前景。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及环保
，特别涉及。
技术介绍
随着我国经济的不断发展，工业废水的种类不断的增多，各种污染物质对环境的危害也日益加剧。各种有毒难降解的有机物排放到水体，尤其在饮用水体中，这些有机污染物质对人体健康影响极大，绝大多数对人体有急性或慢性、直接或间接的致毒作用，有的还能积累在组织内部，改变细胞的DNA结构，产生致癌变、致畸变和突变的作用。因此去除水体当中的有机污染物有着重大的理论和实际意义。环境中化学物质的降解主要有三种途径化学的、光化学的和生物的。在水体中化学降解是最普遍的；在大气中尤其是在高层大气中，光化学的分解是主要的；生物降解主要在土壤和水体中进行。有机物的降解主要通过生化、氧化、还原、水解、催化和光化学反应等来进行。由于进入环境的化学物质大多数最终转变成酯类以及与它们有关的化合物，因此水解反应在降解过程中十分普遍和重要。光化学反应，就是在光的作用下进行的化学反应。光化学反应需要分子吸收特定波长的电磁辐射，受激产生分子激发态，之后才会发生化学变化到一个稳定的状态，或者变成引发热反应的中间化学产物。自然环境中有一部分的近紫外光(290-400nm)，它们极易被有机污染物吸收，在有活性物质存在时就会发生强烈的光化学反应是有机物发生降解，逐步氧化成低分子中间产物，而最终生成二氧化碳、水及其他的离子。利用光化学反应降解污染物的途径，包括无催化剂和有催化剂参与的光化学氧化过程。前者多采用氧和过氧化氢作为氧化剂，在紫外光的照射下使污染物氧化分解；后者又称光催化氧化，一般可分为均相和非均相催化两种类型。均相光催化降解中较常见的是以Fe2+或Fe3+及H2O2为介质,通过photo-Fenton反应产生-HO使污染物得到降解,非均相光催化降解中较常见的是在污染体系中投加一定量的光敏半导体材料，同时结合一定量的光辐射，使光敏半导体在光的照射下激发产生电子-空穴对，吸附在半导体上的溶解氧、水分子等与电子-空穴作用，产生-HO等氧化性极强的自由基，再通过与污染物之间的羟基加和、取代、电子转移等使污染物全部或接近全部矿化。大气中通常存在着人为排放或者自然产生的SO2，其在大气液相中逐渐演化，形成酸雨。在这个过程中，气溶胶里所含的铁、锰等金属颗粒可以起到催化作用，促进硫形态的转化。根据机理分析，在铁催化SO2转化的过程中，产生了一种过渡的自由基(硫酸自由基)，硫酸自由基的氧化性很强，甚至强过羟基自由基。铁是地球富产元素，在环境污染物光降解方面，是具有高效、节能、价廉的光化学药剂。除了大气中所发生的过程，人为的烟道煤气脱硫(FGD)也用到了这个机理。在湿法脱硫中，首先用石灰浆吸收二氧化硫，然后在其中加入铁作为催化剂，将S(IV)转化为S(VI),生成石膏。此项技术同时完成了脱硫和硫的循环利用。目前，利用硫酸自由基进行污水处理已经得到应用，主要是利用过硫酸钾和过氧单硫酸钾作为硫酸自由基的前体化合`物。但是，利用这两种氧化剂时，需要氧化剂与催化剂的比例非常大(一般大于100)才能取到好的效果。除此之外，这两种氧化剂的价格昂贵，投入实际的应用中会需要较高的成本。所以，硫酸自由基导向的高级氧化技术需要很大的改进。
技术实现思路
本专利技术的目的是针对
技术介绍
中存在的不足提供。，步骤如下I)取含有有机污染物的溶液，测量有机污染物的浓度；2)在紫外灯光照下向含有有机污染物的溶液中加入亚硫酸盐溶液，铁盐或亚铁盐溶液，使亚硫酸盐溶液的浓度为有机污染物浓度的20 235倍，铁盐或亚铁盐溶液的浓度为有机污染物浓度的2. 5 25倍，然后迅速调节pH值至pH=3 6后搅拌至有机污染物降解。上述方法中所述铁盐溶液或亚铁盐溶液中含有浓硫酸，其中浓硫酸与铁盐溶液或亚铁盐溶液的体积比为浓硫酸/铁盐溶液或亚铁盐溶液=2 5mL/100mL。所述有机污染物可以为双酚A、橙黄I1、氯霉素、罗丹明B、活性艳蓝、靛红一种或几种的混合物。所述紫外灯的波长彡400nm。在本专利技术所涉及的反应中，可能发生的反应有如下几个。Fe2+ + HSO3- ^ FeHSO3+4FeHS03++02 — 4FeS03++2H20(2)FeSO3+— Fe2++S(V(3)S(V+02 —SOf(4)SOf+HSCV — SCV+HSOf(5)Fe2++HS(V — S03 >Fe3+ (6)Fe3+ + HSO3' ^ FeHSO3+ + H+SOf+HSCV — S04>S0广+H+(8)这是在没有紫外辐射的时候的链式反应机理。在上述机理之中，反应(3)是速度决定步骤，反应比较慢。FeS03++h υ — Fe2++S03_(9)引入紫外辐射以后，主要影响了这一速率决定步骤，使得铁的循环加速，如反应(9)。同时，在这个反应之中，不仅有硫酸自由基，还有羟基自由基的存在。这是由于硫酸自由基的氧化性很强，能够氧化氢氧根或者水分子，产生羟基自由基产生的，如反应(10)和(11)。so4>or — S042>H(T(10)S(V+H20 — SO 广+HCT+H+(11)(1)(7)除此之外，Fe(III)在紫外光照下也能够产生羟基自由基，如反应(12)。Fe (OH) 2++h υ — Fe2++0F(12)综上所述可知，在这个反应之中，有多种自由基的产生，所以，可以通过调节pH或者其它条件来控制各个自由基的比例。通过控制反应条件，也能够控制产物的种类和矿化情况。本专利技术的有益效果是1.用亚硫酸盐与Fe2+或者Fe3+反应获取自由基，反应条件温和，速度快，简便易行。2.所产生的硫酸自由基氧化性强，比一般的自由基(如羟基自由基)更为活泼。3.反应试剂(亚硫酸盐与Fe2+或者Fe3+)价格低廉，容易得到，并且亚硫酸盐/铁比例不需要太高(8 10)。因此，本专利技术具有很大的发展前景。附图说明图1所示为实施例1中pH为4时，Fe (III)/亚硫酸钠/UV对Img, 解情况。图2所示为实施例2中pH为6时，Fe(III)/亚硫酸钠/UV对Img, 解情况。具体实施方式以下实施例进一步说明本专利技术的内容，但不应理解为对本专利技术的限制。在不背离本专利技术精神和实质的情况下，对本专利技术方法、步骤或条件所作的修改或替换，均属于本专利技术的范围。实施例是在实验条件下进行，所用的有机污染溶液是自行配制的。实施例1取500mL浓度为4. 3 μ M的双酚Α，加入磁子，打开磁子搅拌器，在波长彡400nm的紫外灯光照下加入Fe3+和亚硫酸钠，使得其浓度依次为O.1mM和ImM。然后，迅速用稀硫酸调节PH至4，在磁子搅拌下反应I小时，用液相色谱仪测定双酚A的降解效率为98%。图1所示为pH为4时，Fe (III) /亚硫酸钠/UV对lmg/L双酚A的降解情况实施例2配制500mL浓度为4. 3 μ M的双酚Α，加入磁子，打开磁子搅拌器，在波长彡400nm 的紫外灯光照下加入Fe3+和亚硫酸钠，使得其浓度依次为O.1mM和ImM。然后,迅速用稀氢氧化钠调节PH至6，在磁子搅拌下反应I小时，用液相色谱仪测定双酚A的降解效率为95%。图2所示为pH为6时，Fe (III) /亚硫酸钠/UV对lmg/L双酚A的降解情况实施例3配制500mL浓度为28.6μΜ的橙黄II，加入磁子，打开磁子搅拌器，在本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种强化降解有机物的光化学方法，其特征在于,步骤如下：1）取含有有机污染物的溶液，测量有机污染物的浓度；2）在紫外灯光照下向含有有机污染物的溶液中加入亚硫酸盐溶液，铁盐或亚铁盐溶液，使亚硫酸盐溶液的浓度为有机污染物浓度的20～235倍，铁盐或亚铁盐溶液的浓度为有机污染物浓度的2.5～25倍，然后迅速调节pH值至pH=3～6后搅拌至有机污染物降解。

【技术特征摘要】
1.一种强化降解有机物的光化学方法，其特征在于，步骤如下1)取含有有机污染物的溶液，测量有机污染物的浓度；2)在紫外灯光照下向含有有机污染物的溶液中加入亚硫酸盐溶液，铁盐或亚铁盐溶液，使亚硫酸盐溶液的浓度为有机污染物浓度的20 235倍，铁盐或亚铁盐溶液的浓度为有机污染物浓度的2. 5 25倍，然后迅速调节pH值至pH=3 6后搅拌至有机污染物降解。2.如权利要求1所述的强化降解有...

【专利技术属性】
技术研发人员：吴峰，陈龙，张立，李进军，
申请(专利权)人：武汉大学，
类型：发明
国别省市：