[發(fā)明專(zhuān)利]一種阻斷光催化降解含鹽廢水過(guò)程中氯代副產(chǎn)物生成的方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202010090728.3
• 申請(qǐng)日: 2020-02-13
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN113248002B
• 公開(kāi)（公告）日: 2022-06-10
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 徐世平;池英華;張啟亮;李璐璐;馬德方;岳欽艷;高寶玉
• 申請(qǐng)（專(zhuān)利權(quán)）人: 山東大學(xué)
• 主分類(lèi)號(hào): C02F1/72
• 分類(lèi)號(hào): C02F1/72;C02F1/30;C02F1/32;C02F101/30
• 代理公司: 濟(jì)南金迪知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司 37219
• 代理人: 楊磊

本發(fā)明涉及一種阻斷光催化降解含鹽廢水過(guò)程中氯代副產(chǎn)物生成的方法。由于氯離子猝滅空穴或羥基自由基的反應(yīng)能引發(fā)后續(xù)自由基反應(yīng)，生成攻擊污染物的活性氯基團(tuán)。而活性氯基團(tuán)攻擊污染物的直接后果是致使氯元素進(jìn)入到污染物的降解過(guò)程，并導(dǎo)致高毒性氯代副產(chǎn)物的產(chǎn)生。因此，通過(guò)向光催化體系中投加適量的空穴捕獲劑或羥基自由基捕獲劑，可有效地阻斷氯離子猝滅空穴或羥基自由基，進(jìn)而排除氯離子于污染物降解路徑之外，有效阻止氯代副產(chǎn)物的生成。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種阻斷光催化降解含鹽廢水過(guò)程中氯代副產(chǎn)物生成的方法，屬于光催化水處理領(lǐng)域。

背景技術(shù)

光催化技術(shù)可以在溫和的環(huán)境下實(shí)現(xiàn)多種難降解有機(jī)污染物的快速有效降解，且不產(chǎn)生二次污染，在抗生素、染料、垃圾滲濾液、醫(yī)藥副產(chǎn)物等大分子有機(jī)污染物降解方面，均表現(xiàn)出巨大的應(yīng)用潛力。然而實(shí)際廢水中往往含有大量鹽分，特別是氯離子(Cl^-)普遍存在，利用高級(jí)氧化技術(shù)處理此類(lèi)廢水時(shí)，將直接導(dǎo)致多種氯代副產(chǎn)物的產(chǎn)生。

研究發(fā)現(xiàn)，在光催化過(guò)程中，Cl^-可通過(guò)猝滅光生活性物種，如：空穴(h⁺)、羥基自由基(·OH)等，生成多種活性氯基團(tuán)，進(jìn)而干擾污染物的光催化降解路徑，產(chǎn)生多種具有更強(qiáng)毒性的氯代副產(chǎn)物。更重要的是，除直接毒性外，氯代副產(chǎn)物還會(huì)誘導(dǎo)細(xì)菌基因突變提高抗生素抗性，增加毒理學(xué)風(fēng)險(xiǎn)。因此，如何控制氯代副產(chǎn)物的產(chǎn)生是含氯廢水處理過(guò)程中面臨的一大難點(diǎn)。

然而，目前尚無(wú)有效技術(shù)能阻斷含鹽廢水處理中氯代副產(chǎn)物的生成，這不僅極大地限制了高級(jí)氧化技術(shù)在含鹽廢水深度處理領(lǐng)域中的應(yīng)用，也對(duì)水體生態(tài)環(huán)境安全構(gòu)成嚴(yán)重威脅。

為此，提出本發(fā)明。

發(fā)明內(nèi)容

針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)的不足，尤其是現(xiàn)有技術(shù)中缺少有效阻斷含鹽廢水處理中氯代副產(chǎn)物生成的手段，本發(fā)明提供一種阻斷光催化降解含鹽廢水過(guò)程中氯代副產(chǎn)物生成的方法。

本發(fā)明的技術(shù)方案如下：

一種阻斷光催化降解含鹽廢水過(guò)程中氯代副產(chǎn)物生成的方法，包括步驟如下：

向光催化降解含鹽廢水的反應(yīng)體系中添加空穴或羥基自由基捕獲劑，阻止Cl^-參與光催化過(guò)程，進(jìn)而避免氯代副產(chǎn)物的生成。

根據(jù)本發(fā)明，優(yōu)選的，光催化反應(yīng)體系為可產(chǎn)生空穴和/或羥基自由基的光催化體系，進(jìn)一步優(yōu)選紫外光/二氧化鈦(TiO₂)、可見(jiàn)光/石墨相氮化碳(g-C₃N₄)等光催化體系。

根據(jù)本發(fā)明，優(yōu)選的，所述的含鹽廢水為含有Cl^-的廢水；進(jìn)一步優(yōu)選的，含鹽廢水中Cl^-的濃度范圍為0.1-3mol/L。

根據(jù)本發(fā)明，優(yōu)選的，所述的空穴或羥基自由基捕獲劑為用于空穴或羥基自由基捕獲的試劑，進(jìn)一步優(yōu)選乙二胺四乙酸二鈉(EDTA-2Na)、甲醇、甲酸、乙醇、三乙醇胺、異丙醇等。

根據(jù)本發(fā)明，優(yōu)選的，所述的空穴或羥基自由基捕獲劑的添加量需根據(jù)實(shí)際光催化體系及捕獲劑類(lèi)型來(lái)確定。比如，針對(duì)TiO₂投加量為1.0g/L的光催化體系而言，EDTA-2Na的最佳投加濃度范圍為30-50mmol/L。針對(duì)石墨相氮化碳投加量為1.0g/L的光催化體系而言，EDTA-2Na的最佳投加濃度范圍為10-35mmol/L。

本發(fā)明還提供可阻斷光催化降解含鹽廢水過(guò)程中氯代副產(chǎn)物生成的光催化體系，該體系包括光催化劑，以及空穴或羥基自由基捕獲劑。

根據(jù)本發(fā)明，一種可阻斷光催化降解含鹽廢水過(guò)程中氯代副產(chǎn)物生成的光催化體系，包括如下組成：

TiO₂ 1.0g/L、EDTA-2Na 30-50mmol/L。