[發明專利]一種用于降解污染地下水中氯代烴的裝置及方法

在審

• 申請號: 202011502376.4
• 申請日: 2020-12-18
• 公開（公告）號: CN112499723A
• 公開（公告）日: 2021-03-16
• 發明（設計）人: 宋立杰;劉惠;李國標;陳善平;安淼;邰俊;張瑞娜
• 申請（專利權）人: 上海市環境工程設計科學研究院有限公司;上海環境衛生工程設計院有限公司;上海交通大學
• 主分類號: C02F1/32
• 分類號: C02F1/32;C02F101/36
• 代理公司: 上海順華專利代理有限責任公司 31203
• 代理人: 顧蘭芳

本發明涉及一種用于降解污染地下水中氯代烴的裝置及方法，該裝置包括以串聯和并聯方式連接的多個Bi₂O₃?B₂O₃?SrCO₃體系玻璃管、安裝在管內的紫外燈和管外的控制電源。玻璃管的制備方法及氯代烴降解方法如下：取配方為55?85wt％Bi₂O₃、5?15wt％B₂O₃和10?30wt％SrCO₃組分混合均勻，置于耐腐蝕坩堝中1050?1300℃保溫15?45min后成型為玻璃管，并于200?400℃保溫1?3小時后退火處理。用濃度為0.02?0.2mol/L的HCl溶液對玻璃管內壁浸泡10?30min，經水清洗后，安裝紫外燈，獲得自清潔玻璃管。將含氯代烴的地下水導入自清潔玻璃管內，開啟紫外燈，經過1?8小時紫外照射處理，高脫除氯代烴。在自清潔玻璃管的催化性能下降時，采用同濃度HCl侵蝕液再次侵蝕1?10min即可恢復自清潔玻璃管的催化性能。

技術領域

本發明屬于氯代烴降解技術領域，具體涉及一種用于降解污染地下水中氯代烴的裝置及方法。

背景技術

氯代烴是指烴類分子中的氫被氯部分或全部取代所形成的化合物，作為重要的有機溶劑和產品中間體，氯代烴廣泛應用在化工、醫藥、農藥等領域。由于使用和存儲不當，氯代烴通過揮發、泄漏、廢水排放等方式排入到自然環境中，對環境和人體健康的產生不利影響。氯代烴的密度通常大于水，易沉積在水體底部并擴散至地下水，造成地下水大范圍的、長期的、持續的污染。隨著國際、國內在可持續發展中對生態環境提出越來越高的要求，氯代烴污染地下水治理技術的開發已成為國內外場地修復領域的關注熱點。

為了解決上述技術問題，現有技術中進行了諸多有益探索，形成了一系列氯代烴污染控制技術，如吸附法、吹脫法、生物法和化學法等，但這些處理技術各有缺陷：吸附法雖可高效吸附氯代烴，但只是將污染物轉移，無法消除污染物；吹脫法將水中氯代烴吹脫到氣相后產生新的污染，需要對其收集并做進一步處理；生物法僅適于低濃度的氯代烴污染物控制，且生物降解速率較慢，處理周期較長；化學法則需額外投加化學藥劑易造成二次污染。

近年來，利用半導體光催化降解水體中有機污染物日益受到重視，BiOCl、TiO₂、ZnO等半導體光催化劑降解氯代烴等也被證實為綠色經濟、切實高效的技術方式(劉偉.紫外光照下典型氯代烴的降解及機理研究[D].中國地質大學,2018.)。但常規的光催化方式需要投加催化劑納米顆粒，納米材料仍可能造成二次污染，且面臨催化劑的失效以及回收分離難題。

發明內容

本發明是為解決上述不足進行的，提供了一種無需催化劑就能對污染地下水中氯代烴進行催化降解的裝置及降解方法。

本發明基于原理如下：本發明基于Bi₂O₃-B₂O₃-SrCO₃體系玻璃管內表面與HCl和H₂O反應后能夠析出BiOCl半導體光催化劑。BiOCl是環境友好、經濟高效的半導體光催化材料，經紫外光照射后，BiOCl半導體光催化劑激發出電子-空穴對，與H₂O和O₂作用分別產生^·OH和O^2-·自由基，自由基實現氯代烴污染物的降解和去除。反應結構式如下：

Bi₂O₃+6HCl＝2BiCl₃+3H₂O；

BiCl₃+H₂O＝BiOCl↓+2HCl。

應用上述機理，本發明所采用的技術方案如下：