[发明专利]一种强化降解有机物的光化学方法

说明书

技术领域

本发明涉及环保技术领域，特别涉及一种强化降解有机物的光化学方法。

背景技术

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。

发明内容

本发明的目的是针对背景技术中存在的不足提供一种强化降解有机物的光化学方法。

一种强化降解有机物的光化学方法，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。

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II、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≤400nm。

在本发明所涉及的反应中，可能发生的反应有如下几个。