[发明专利]一种用来光降解全氟有机酸的掺杂二氧化钛炭铁复合材料的制备方法

说明书

技术领域

本发明属于水处理技术领域，涉及一种光降解全氟有机化合物的掺杂二氧化钛炭铁复合材料的制备方法。

背景技术

全氟化合物由于优良的热稳定性、化学稳定性、高表面活性及疏水疏油等性能被广泛用于化工、纺织、皮革等领域，是一类重要的表面活性剂、催化剂、润滑剂及化学前体。PFOS和PFOA是广泛存在于水体，是备受关注的两种全氟有机化合物。研究显示，PFOS和PFOA是一类最难降解的持久性有机污染物，在生物体内主要分布在其血液和肝脏，可导致器官毒性、生殖毒性、免疫毒性和致癌性等多种毒性。因此，PFOS／PFOA污染已成为全球性的环境问题。

近年来，国内外对全氟有机酸PFOS或PFOA去除已展开了大量的研究工作。PFOS或PFOA是难生物降解的有机污染物，一般采用光催化降解全氟有机酸。光催化降解PFOS或PFOA中选用的催化材料一般是纳米TiO₂，但纯纳米TiO₂ 一般很难降解PFOS或PFOA，一般都需要加入电子转移介质，电子转移介质可以改变PFOS或PFOA的性能和结构，从而提高催化效果。Wang Y. ^[1]等选用TiO₂做光催化剂，在溶液中加入无毒的H₂C₂O₂做电子转移介质，代替HClO₄溶液，在常温下可形成CO₂^-﹒来对水中的全氟有机酸PFOS或PFOA降解。文献还报道了采用Fe³⁺和Fe²⁺在光照下对PFOA脱氟^[2,3,4]，Fe³⁺和Fe²⁺在反应过程中可以转移电子，使PFOA转变为C₇F₁₅COO·，然后再水解脱氟。Qu Y.^[5]等报道了加入KI介质在光催化作用下能对PFOA降解脱氟，所需要的环境条件只要是室温和厌氧状况下，KI在反应过程中可以转移电子而脱氟。全氟有机酸PFOS或PFOA在水中能完全电离成阴离子，采用吸附法去除全氟有机酸PFOS或PFOA是一种高效而经济的方法，现已采用氧化铝^[6]，高岭土^[7]，活性炭^[8]，炭纳米管^[9]，赤铁矿^[10]和污泥^[10]来对PFOS或PFOA吸附去除，其中氧化铝，高岭土和赤铁矿等都是金属氧化物，在水中会形成水合金属氧化物，水合金属氧化物中的金属离子作为硬路易斯酸，其表面羟基可吸附和置换水中的阴离子。纳米金属氧化物的比表面积更大，活性更强，吸附性能更好，常研究报道纳米金属氧化物有FeOOH、MnO₂和Al₂O₃等。但纳米金属氧化物在水处理中应用可造成水体污染，很难推广到实际生产应用中去，常把纳米金属氧化物负载到颗粒活性炭上，推广其应用。同时采用光降解全氟有机酸PFOS或PFOA中所加入的电子转移介质都是溶液，不易回收，对环境会造成很大的污染。将电子转移介质载入载体上，将减少其对水体的污染。

上述光催化降解全氟有机酸和吸附去除有机酸目前已被很多文献报道，这些文献如下所示。

现有技术文献：

[1] Wang Y., Zhang P.Y. Photocatalytic decomposition of perfluorooctanoic acid (PFOA) by TiO₂ in the presence of oxalic acid. Journal of Hazardous Materials. 2011, 192(3): 1869-1875.

[2]Wang Y., Zhang P.Y., Pan G., Chen H., Ferric ion mediated photochemical decomposition of perfluorooctanoic acid (PFOA) by 254nm UV light, Journal of Hazardous Materials. 2008,160(1): 181-186.