[发明专利]制备自由长寿命羟基自由基溶液的方法及其应用

说明书

本发明公开了一种制备自由长寿命羟基自由基溶液的方法及其应用，用酸溶液与水配制成酸性溶液，将双氧水和颗粒的粒径为微米尺度的铝粉体加入酸性溶液中，形成悬浊液；对悬浊液加热并搅拌，反应，产生自由羟基自由基；然后用树脂膜过滤掉悬浊液的产物溶液中的铝颗粒及其它固体物质，得到无色透明的自由长寿命羟基自由基溶液。本发明使羟基自由基在水溶液中不依赖催化剂而能够独立存在。水溶液中自由且具有长寿命的羟基自由基能够更方便和高效地用于有机污染物的去除、生物医学领域的检测与消毒、微纳米电子器件的制备等，避免了由于催化剂的存在而产生的二次污染。可应用于水中有机污染物的去除、生物医学领域的检测与消毒、微纳米电子器件制备。

技术领域

本发明涉及一种制备可长时间存储的羟基自由基溶液的方法及其应用，属于环境化学领域的高级氧化技术领域。

背景技术

随着社会经济的发展、工业化的推进，水资源污染问题已成为影响我们生活、生产的严重问题。如何净化我们的水资源、去除废水中的污染物成为发展绿色经济及经济可持续发展的关键。水中污染物中重要的一类是有机污染物，它们来源于工业废水向自然水体的排放、城市污水、农业化肥和杀虫剂的使用等等。如何有效去除水中的有机污染物是一技术难题，也是当前环境化学领域研究的前沿热点问题。目前生物处理方法降解水中有机污染物的路径，对可生化性差、相对分子质量大的有机污染物处理困难，如何彻底降解和矿化水中的有机污染物需要发展新的方法。

高级氧化技术(AdvancedOxidationProcess,简称AOPs)是上世纪80年代提出的降解水中有机污染物的高效技术，其机理是通过反应产生暂态性的具有强氧化性的羟基自由基OH·。羟基自由基OH·有非常高的氧化势，E⁰＝2.8V；其值在自然界仅次于氟的氧化势，E⁰＝3.06V；几乎能无差别地有效降解和矿化水中的各种有机污染物，使它们转化成水和二氧化碳。经科学家们的不懈努力，已发展出适用各种需要的不同高级氧化技术，它们包括光化学氧化、催化湿式氧化、声化学氧化、臭氧氧化、电化学氧化、Fenton氧化等技术。

在所有已发展的高级氧化技术中，羟基自由基OH·的存在是暂态的和不自由的，它们在水中的寿命只有2×10^-8秒量级，严重依赖于催化剂的存在。因此，发展制备具有长寿命自由的羟基自由基OH^·的方法一直是这一领域追求的梦想。

发明内容

为了解决现有技术现有高级氧化技术中羟基自由基OH^·寿命短只能依赖催化剂暂态存在的问题，本发明的目的在于克服已有技术存在的不足，提供一种制备自由长寿命羟基自由基溶液的方法及其应用，使羟基自由基在水溶液中不依赖催化剂而能够独立存在。水溶液中自由且具有长寿命的羟基自由基能够更方便和高效地用于有机污染物的去除、生物医学领域的检测与消毒、微纳米电子器件的制备等，避免了由于催化剂的存在而产生的二次污染。

为达到上述发明创造目的，本发明采用如下技术方案：

一种制备自由长寿命羟基自由基溶液的方法，包括如下步骤：

a.用酸溶液与水配制成pH值不大于2的酸性溶液，将双氧水和颗粒的粒径为微米尺度的铝粉体加入酸性溶液中，形成悬浊液；

b.对以上悬浊液加热到不低于35℃，并搅拌进行反应至少2小时，发生如下反应，产生自由羟基自由基：

2Al⁰+3O₂+6H⁺→2Al³⁺+3H₂O₂ (1)

Al⁰+3H₂O₂→Al³⁺+3OH^-+3OH^· (2)