[发明专利]降解多环芳烃污染物的装置和方法

说明书

本发明涉及多环芳烃污染物的降解装置和方法，通过废弃的贝壳粉负载有改性纳米氧化钛的装置实现对污水中多环芳烃污染物高效、绿色降解。本发明的积极效果是将牡蛎壳变废为宝，实现对污水中多环芳烃高效光催化降解，保护环境，维护水生动物和人类健康。

技术领域

本发明涉及一种降解多环芳烃污染物的装置和方法，通过采用废弃物贝壳粉负载改性的纳米氧化钛材料实现对模拟污水中的多环芳烃类污染物的高效、快速和矿化降解，其处理装置具有经济、节约空间和高效等优势，适于普及推广，其方法在环境保护以及能源利用等领域均有重要意义。

背景技术

多环芳烃(Polycyclic Aromatic Hydrocarbons，简称PAHs)是有机物(石油、煤炭、天然气、秸秆、烟草等)在热分解过程中，由于高温缺氧导致碳氢化合物不完全燃烧产生的。近年来水环境中的PAHs浓度不断升高，尤其我国的工业发展迅速、经济增长和城市化进程加快，能源和交通需求迅猛增长，PAHs污染日趋严重，排放入水体的PAHs越来越多，生活污水和工业污水如焦化、焦煤气、炼油、塑料及颜料等工业排放的废水对水体生态环境及生物的威胁越来越严重。PAHs具有“三致”作用，即致畸、致癌和致突变。由于其持久性和生物蓄积性，可长距离迁移后在环境中长期存在，并通过食物链在生物脂肪中蓄积，对人类健康造成危害。

苯并[α]芘(Benzo(a)pyrene,BaP)作为第一个被发现的环境化学致癌物具有分布广泛、性质稳定、致癌性强等特点。人们已从各种各样的环境物质中(如空气、水、食品、工业品等)检出了Bap，一般地检出含有Bap的试样中也会包括其他PAHs，故常以BaP作为多环芳烃的代表物，它占全部致癌性PAHs的1％-20％，已成为国内外环境监测的重要指标，且BaP疏水性较强具有多环芳烃代表性，因此选择BaP作为代表物。

目前环境污染物的处理方法主要有物理法(吸附)、微生物法(活性污泥法)和化学法(催化氧化和电化学氧化等)，虽然这些方法具有较好的处理效果，但工艺相对比较复杂，且都存在能耗大、占地面积大、投资高等不足之处。其中微生物法是污水处理中应用最久、最广、费用较低、效果比较好的一种方法。但是，在用微生物法处理污染物时，降解过程复杂，环境因子影响大，不仅需要培养特殊的菌种，还需要多种菌种协同作用，降解周期长、降解不完全，加之微生物对有毒物质敏感，容易导致降解组织失活，甚至可能导致微生物死亡，而且对于高分子量的PAHs难以降解。且有报道以现有BaP的处理工艺焦化废水经过处理后，其BaP含量仍不能满足GB8978-1996污水综合排放标准iv类污染物最高允许排放浓度的要求(0.000 03mg/L)，从而给水体造成严重污染，尤其对饮用水源构成严重威胁(饮用水标准中BaP质量浓度小于10ng/L)。因此，研究一种经济、处理效果好的处理方法对扩大生活污水处理率具有重要意义。纳米半导体光催化氧化技术作为一种新型的现代化水处理技术，对多种有机物有明显的降解效果，具有广泛的应用前景。

纳米TiO₂作为一种n型(电子导电型)半导体氧化物具有很强光致氧化性，从而达到对各种有机物的降解，生成CO₂、H₂O和其他无机物。因此可有效提高对PAHs的光降解效率，对PAHs污染物彻底矿化降解为CO₂和H₂O具有可能性。

牡蛎软体部分被食用后，随之而来的是大量废置的牡蛎壳堆积如山，散发令人作呕的腥臭味，而本发明充分利用贝壳粉比表面大，且其中有良好空洞骨架结构，通过吸附能与钛相互结合的位点较多，负载量较大，是较好的光催化剂的负载体，从而进一步提高纳米TiO₂光催化降解PAHs效果。

3发明内容

本发明目的是提供一种经济、节约空间和简洁处理装置，及高效降解PAHs类污染物方法，从而达到对水环境中PAHs的有效治理。

本发明的目的通过以下技术方案来实现：