[发明专利]一种以可见光-电联合催化降解水中全氟辛烷磺酸的方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种以可见光-电联合催化降解水中全氟辛烷磺酸的方法，详言之，通过光化学和电化学联用的方法去除水中全氟化合物的方法，主要采用光照条件下进行电极催化去除目标污染物，主要涉及了水中全氟化合物去除的一种新型方法。

背景技术

全氟化合物(Perfluorochemicals PFCs)作为一种重要的工业原料，具有疏油、疏水特性，在近几十年内被广泛应用到纺织、造纸、农药、洗发香波等行业，是一种广泛存在的表面活化剂。在各种全氟化合物中最为典型的两种为全氟辛烷磺酸(PFOS)和全氟辛酸(PFOA)，这两种化合物也是多种全氟化合物的最终转化产物。目前PFOS已经被列入OSPAR公约(东北大西洋环境保护委员会)的优先控制化合物名单中。2005年联合国环境署将PFOS和PFOA列入“关于持久性有机污染物的斯德哥尔摩公约”持久性有机污染物候选名单。全氟化合物中的C-F键具有极高的化学键能(约为110kcal/mol)，其稳定性好，不易被降解，可经受很强的热、光照、化学、生物等作用，同时可以随食物链在生物体内不断富集和放大，对生物体造成危害。对全氟化合物的毒理研究表明，其具有诱发肝中毒、发育毒性、免疫毒性、内分泌干扰及潜在的致癌性的危害。在目前的研究报道中，去除水体中PFOS/PFOA等全氟化合物的主要手段包括超声裂解和长时间的紫外光照射，Chad等在2008年提出通过超声和热裂解可将PFOS/PFOA基本完全去除，但由于实验条件限制，没有很好的应用前景，其他全氟化合物的处理方法比较常见主要包括超声裂解、光化学、电化学等，但由于成本高，条件限制大均没有得到很好的发展。

光催化技术是污水处理方法中的一种新工艺，由于其具有条件温和，降解能力强，节约能源等优点而得到广泛的关注。但是光催化反应的降解效率主要取决于光生电子和空穴的复合率，在一般的光催化反应中，由于光生电子和空穴的复合率较高，大大限制了光催化的降解效率。光电协同催化是在光催化技术的基础上发展起来的一项新型技术，它通过阳极的偏压作用，将阳极上的光生电子移走，从而减少了电子-空穴的复合率，大大提高了反应效率，使有机污染物得到彻底的矿化。目前的光电催化主要集中对于染料、氯代有机物、甲酸、苯胺等有机污染物的降解研究上。K.Vinodgopal等首次以固定化TiO₂/SnO₂膜作为光阳极对偶氮染料进行了光电催化降解的研究，表明偶氮染料在光电催化体系中能被迅速脱色并降解。王柱等利用光电催化处理水溶性染料废水，在4min中脱色率达到95％以上。对于有机氯代物的降解研究集中在对于氯酚类物质的研究上，K.Vinodgopal等利用水溶液中4-氯酚的光电化学反应阐明了反应原理和电助光催化技术的可行性。李景印等采用Sol-Gel法制备了纳米TiO₂/导电玻璃薄膜电极，以上述电极为工作电极，研究了2,4-二氯苯酚溶液的光催化和光电催化降解行为。

发明内容

本发明的目的在于提供一种以可见光-电联合催化降解水中全氟辛烷磺酸的方法，采用可见光-电化学催化联用技术进行处理，具有一定的可操作性和较低的成本。

本发明提供一种以可见光-电联合催化降解水中全氟辛烷磺酸的方法，其特征在于，包括以下步骤：利用光催化剂在可见光下催化降解水中全氟化合物的步骤；加入电极后通电，使其发生电化学反应的步骤。

本发明所述的以可见光-电联合催化降解水中全氟辛烷磺酸的方法，其特征在于，所述光催化剂为Sr掺杂beta-氧化铋光催化剂。

本发明所述的以可见光-电联合催化降解水中全氟辛烷磺酸的方法，其特征在于，所述电流密度选自0.25～5.0mA/cm²的范围。

本发明所述的以可见光-电联合催化降解水中全氟辛烷磺酸的方法，其特征在于，所述光催化剂的含量为1g/L。

本发明所述的以可见光-电联合催化降解水中全氟辛烷磺酸的方法，其特征在于，通电前需先在避光条件下超声5分钟以上，使所述可见光催化剂充分分散。

本发明还提供一种悬浮式光电催化反应装置，其特征在于，用于本发明的第一方面所述的以可见光-电联合催化降解水中全氟辛烷磺酸的方法。

本发明的技术创新在于：

1.提供一种新型处理技术，为水体全氟化合物的去除提供一个新的思路；

2.操作简单，同时电化学实验中电流密度较小，能耗较低；

3.通过不同参数的调节，为实际水体中全氟化合物的去除提供一定的理论依据。

附图说明