[發明專利]一種光催化降解全氟化合物的方法

有效

• 申請號: 201710122426.8
• 申請日: 2017-03-03
• 公開（公告）號: CN107416943B
• 公開（公告）日: 2020-10-27
• 發明（設計）人: 程建華;游霞;楊草
• 申請（專利權）人: 華南理工大學
• 主分類號: C02F1/32
• 分類號: C02F1/32;C02F1/72;C02F1/74;C02F101/14
• 代理公司: 廣州市華學知識產權代理有限公司 44245
• 代理人: 宮愛鵬

本發明屬于持久性污染物降解領域，公開了一種光催化降解全氟化合物的方法，包括如下步驟：(a)制備雙模型介孔SiO₂材料BMMs，以磷鎢酸作為活性組分，通過浸漬法制備得到HPW/BMMs催化劑；(b)向全氟化合物溶液中投加HPW/BMMs催化劑，在常溫常壓條件下，使用紫外燈對上述溶液進行光照，實現全氟化合物的降解脫氟。本發明方法簡單，條件溫和，提高了全氟化合物的脫氟率，實現了全氟化合物的有效降解。

技術領域

本發明屬于持久性有機污染物降解領域，特別是對水體中全氟化合物的脫氟降解方法。

背景技術

全氟化合物(PFCs)具有良好的表面活性、化學穩定性和疏水疏油性，被廣泛應用于紡織、印染、包裝、農藥、電子和滅火泡沫等民用和輕工業領域。PFCs的大量生產和使用造成了非常嚴重的環境累積和持久性污染，在造紙廢水、電鍍廢水、印染廢水中都能檢測到PFCs。其中，全氟辛酸與全氟辛烷磺酸鹽是目前應用最廣泛的全氟有機物。

全氟化合物的C-F鍵具有很高的極性，C-F鍵是所有已知共價鍵中最強的鍵，鍵能高達460KJ/mol，氟離子帶有三個未成對電子，可以形成保護性外殼，導致其化學性質十分穩定。常規的生物法與物化法均不能將其有效脫氟，電化學、超聲降解對PFCs的降解效果好，但能耗較大，運行費用高，應用不廣泛。光催化體系反應條件相對溫和可控，通過奪取PFCs結構中C原子上的電子，使得C-C鍵斷裂，但脫氟周期相對較長。因此，開發高效使用的處理技術降解水體中的全氟化合物迫在眉睫。

發明內容

本發明是針對現有的全氟化合物降解技術存在的問題，提出一種高效、安全脫氟降解全氟化合物的方法。磷鎢酸是一種綠色光催化劑，活性高、選擇性好、無毒、兼有酸性和氧化性，可作為雙功能催化劑。BMMs具有明顯的雙孔結構，比表面積大，以HPW/BMMs作為光催化劑，構建VUV/HPW/BMMs體系，提高脫氟降解水體中的全氟化合物的效率。

為了實現上述目標，本發明所采用的技術方案如下：

一種光催化降解全氟化合物的方法，包括如下步驟：

(a)制備雙模型介孔SiO₂材料BMMs，以磷鎢酸作為活性組分，通過浸漬法制備得到HPW/BMMs催化劑；

(b)向全氟化合物溶液中投加HPW/BMMs催化劑，在常溫常壓條件下，使用紫外燈對上述溶液進行光照，實現全氟化合物的降解脫氟。

步驟(a)中催化劑的合成方法為：

(1)將CTAB溶于去離子水中后，加入正硅酸乙酯和氨水，均勻攪拌至溶液全部變成白色凝膠后過濾、干燥；以5℃/min的升溫速度從室溫升至550℃焙燒6小時，得到基體材料BMMs；

(2)將磷鎢酸溶于去離子水中，均勻攪拌，配成溶液；

(3)將步驟(1)得到的基體材料BMMs加入到步驟(2)得到的溶液中浸漬，調節pH≤1，在室溫下攪拌1～12小時，反應結束后在25～80℃下蒸發溶劑，得到固體產物；

(4)將步驟(3)得到的固體產物干燥、研磨，然后在氮氣氛圍下，以5～10℃/min的升溫速度從室溫升至150～600℃之間的某個溫度，并恒溫焙燒3-6小時后，氮氣氛圍下自然降溫得到負載有磷鎢酸的催化劑。

所述催化劑中磷鎢酸的負載率為10％～50％，最佳負載率為40％。

步驟(b)所述催化劑的投加量為0.10g/L～1.00g/L。

步驟(b)所述全氟化合物溶液的濃度范圍為5.00mg/L～40.00mg/L。

步驟(b)中混合條件為磁力攪拌5-10分鐘。

步驟(b)中的全氟化合物是PFOA或PFOS。