一種以可見光-電聯(lián)合催化降解水中全氟辛烷磺酸的方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種以可見光-電聯(lián)合催化降解水中全氟辛烷磺酸的方法，詳言之，通過光化學(xué)和電化學(xué)聯(lián)用的方法去除水中全氟化合物的方法，主要采用光照條件下進行電極催化去除目標(biāo)污染物，主要涉及了水中全氟化合物去除的一種新型方法。
【背景技術(shù)】
[0002]全氟化合物(Perfluorochemicals PFCs)作為一種重要的工業(yè)原料，具有疏油、疏水特性，在近幾十年內(nèi)被廣泛應(yīng)用到紡織、造紙、農(nóng)藥、洗發(fā)香波等行業(yè)，是一種廣泛存在的表面活化劑。在各種全氟化合物中最為典型的兩種為全氟辛烷磺酸(PFOS)和全氟辛酸(PFOA)，這兩種化合物也是多種全氟化合物的最終轉(zhuǎn)化產(chǎn)物。目前PFOS已經(jīng)被列入OSPAR公約(東北大西洋環(huán)境保護委員會)的優(yōu)先控制化合物名單中。2005年聯(lián)合國環(huán)境署將PFOS和PFOA列入“關(guān)于持久性有機污染物的斯德哥爾摩公約”持久性有機污染物候選名單。全氟化合物中的C-F鍵具有極高的化學(xué)鍵能(約為110kcal/mol)，其穩(wěn)定性好，不易被降解，可經(jīng)受很強的熱、光照、化學(xué)、生物等作用，同時可以隨食物鏈在生物體內(nèi)不斷富集和放大，對生物體造成危害。對全氟化合物的毒理研宄表明，其具有誘發(fā)肝中毒、發(fā)育毒性、免疫毒性、內(nèi)分泌干擾及潛在的致癌性的危害。在目前的研宄報道中，去除水體中PF0S/PF0A等全氟化合物的主要手段包括超聲裂解和長時間的紫外光照射，Chad等在2008年提出通過超聲和熱裂解可將PF0S/PF0A基本完全去除，但由于實驗條件限制，沒有很好的應(yīng)用前景，其他全氟化合物的處理方法比較常見主要包括超聲裂解、光化學(xué)、電化學(xué)等，但由于成本高，條件限制大均沒有得到很好的發(fā)展。
[0003]光催化技術(shù)是污水處理方法中的一種新工藝，由于其具有條件溫和，降解能力強，節(jié)約能源等優(yōu)點而得到廣泛的關(guān)注。但是光催化反應(yīng)的降解效率主要取決于光生電子和空穴的復(fù)合率，在一般的光催化反應(yīng)中，由于光生電子和空穴的復(fù)合率較高，大大限制了光催化的降解效率。光電協(xié)同催化是在光催化技術(shù)的基礎(chǔ)上發(fā)展起來的一項新型技術(shù)，它通過陽極的偏壓作用，將陽極上的光生電子移走，從而減少了電子-空穴的復(fù)合率，大大提高了反應(yīng)效率，使有機污染物得到徹底的礦化。目前的光電催化主要集中對于染料、氯代有機物、甲酸、苯胺等有機污染物的降解研宄上。K.Vinodgopal等首次以固定化Ti02/Sn0j莫作為光陽極對偶氮染料進行了光電催化降解的研宄，表明偶氮染料在光電催化體系中能被迅速脫色并降解。王柱等利用光電催化處理水溶性染料廢水，在4min中脫色率達到95%以上。對于有機氯代物的降解研宄集中在對于氯酚類物質(zhì)的研宄上，K.Vinodgopal等利用水溶液中4-氯酚的光電化學(xué)反應(yīng)闡明了反應(yīng)原理和電助光催化技術(shù)的可行性。李景印等采用Sol-Gel法制備了納米T12/導(dǎo)電玻璃薄膜電極，以上述電極為工作電極，研宄了 2，4-二氯苯酚溶液的光催化和光電催化降解行為。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明的目的在于提供一種以可見光-電聯(lián)合催化降解水中全氟辛烷磺酸的方法，采用可見光-電化學(xué)催化聯(lián)用技術(shù)進行處理，具有一定的可操作性和較低的成本。
[0005]本發(fā)明提供一種以可見光-電聯(lián)合催化降解水中全氟辛烷磺酸的方法，其特征在于，包括以下步驟:利用光催化劑在可見光下催化降解水中全氟化合物的步驟；加入電極后通電，使其發(fā)生電化學(xué)反應(yīng)的步驟。
[0006]本發(fā)明所述的以可見光-電聯(lián)合催化降解水中全氟辛烷磺酸的方法，其特征在于，所述光催化劑為Sr摻雜beta-氧化秘光催化劑。
[0007]本發(fā)明所述的以可見光-電聯(lián)合催化降解水中全氟辛烷磺酸的方法，其特征在于，所述電流密度選自0.25?5.0mA/cm2的范圍。
[0008]本發(fā)明所述的以可見光-電聯(lián)合催化降解水中全氟辛烷磺酸的方法，其特征在于，所述光催化劑的含量為lg/L。
[0009]本發(fā)明所述的以可見光-電聯(lián)合催化降解水中全氟辛烷磺酸的方法，其特征在于，通電前需先在避光條件下超聲5分鐘以上，使所述可見光催化劑充分分散。
[0010]本發(fā)明還提供一種懸浮式光電催化反應(yīng)裝置，其特征在于，用于本發(fā)明的第一方面所述的以可見光-電聯(lián)合催化降解水中全氟辛烷磺酸的方法。
[0011]本發(fā)明的技術(shù)創(chuàng)新在于:
[0012]1.提供一種新型處理技術(shù)，為水體全氟化合物的去除提供一個新的思路；
[0013]2.操作簡單，同時電化學(xué)實驗中電流密度較小，能耗較低；
[0014]3.通過不同參數(shù)的調(diào)節(jié)，為實際水體中全氟化合物的去除提供一定的理論依據(jù)。
【附圖說明】
[0015]圖1示出懸浮式光電催化反應(yīng)裝置的工作原理圖；
[0016]圖2a、圖2b、圖2c示出用于可見光-電化學(xué)催化降解水中全氟化合物的反應(yīng)裝置的構(gòu)造圖；
[0017]圖3a和圖3b為實施例中所采用Sr摻雜beta-氧化鉍光催化劑的掃描電子顯微鏡(SEM)圖；
[0018]圖4為實施例中所采用Ti/Sn02-Sb電極的掃描電子顯微鏡(SEM)圖；
[0019]圖5為不同條件下PF0S/PF0A的去除效果對比圖。
【具體實施方式】
[0020]下面，將結(jié)合本發(fā)明實施例中的附圖，對本發(fā)明實施例中的技術(shù)方案進行詳細的描述，顯然，所描述的實施例僅僅是本發(fā)明一部分實施例，而不是全部的實施例?；诒景l(fā)明中的實施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒有做出創(chuàng)造性勞動的前提下所獲得的所有其他實施例，都屬于本發(fā)明保護的范圍。
[0021]需要說明的是，在本文中，術(shù)語“包括”、“包含”或者其任何其他變體意在涵蓋非排他性的包含，從而使得包括一系列要素的過程、方法、物品或者設(shè)備不僅包括那些要素，而且還包括沒有明確列出的其他要素，或者是還包括為這種過程、方法、物品或者設(shè)備所固有的要素。
[0022]在本發(fā)明中，圖1示出懸浮式光電催化反應(yīng)裝置的工作原理圖；圖2a、圖2b、圖2c示出用于可見光-電化學(xué)催化降解水中全氟化合物的反應(yīng)裝置的構(gòu)造圖；圖3a和圖3b為實施