[發明專利]一種利用電活化過硫酸鹽耦合碳膜體系降解有機物的設備和方法

有效

• 申請號: 202110241657.7
• 申請日: 2021-03-04
• 公開（公告）號: CN113321352B
• 公開（公告）日: 2022-10-18
• 發明（設計）人: 李君敬;張紅英;王亮;張朝暉;趙斌
• 申請（專利權）人: 天津工業大學
• 主分類號: C02F9/06
• 分類號: C02F9/06;C02F1/28;C02F1/467;C02F101/30;C02F101/36
• 代理公司: 北京格允知識產權代理有限公司 11609
• 代理人: 譚輝

本發明涉及一種利用電活化過硫酸鹽耦合碳膜體系降解有機物的設備，包括反應裝置、外加電源、陽極、陰極和泵送裝置。反應裝置具有用于容納反應液的反應腔室；陽極為膜組件形式，該膜組件包括管式碳膜和陽極導線；陰極間隔地布置在陽極的外圍；外加電源在工作時提供電能；泵送裝置包括泵體和與所述泵體連接的泵管。本發明還涉及采用所述設備進行降解有機污染物的方法。本發明利用電活化過硫酸鹽耦合碳膜體系來降解三氯生等有機污染物，具有反應易于控制、降低能耗、綠色環保、反應速率快、反應時間短等優點，對在水中的低濃度有機污染物實現充分降解中具有良好的應用前景。

技術領域

本發明屬于環境有機污染物降解技術領域，具體涉及構建電活化過硫酸鹽耦合碳膜體系降解水中有機物的方法。

背景技術

改革開放以來，經濟發展迅速，一大批新興企業蓬勃發展，與之帶來的就是環境污染的問題，其中水污染問題較為嚴重，水資源受到污染后具有環境危害大、成分復雜、較難降解等諸多問題，其中衡量水是否受到污染的指標主要是有機物的含量。

在環境領域里，目前研究最多的是藥品及個人護理品(簡稱PPCPs)這類新興污染物，這類物質主要因為其難降解、危害大且在環境中存在時間較長而備受關注。其中三氯生(即2,4,4'-三氯-2-羥基-二苯醚，簡稱TCS)和三氯卡班(即 N-(4-氯苯基)-N'-(3,4-二氯苯基)脲，簡稱TCC，化學式為C₁₃H₉Cl₃N₂O，分子量為 315.58)這兩種抗菌劑在日常生活中較常使用且其結構相似，在PPCPs中這兩種物質極具有代表性。TCS和TCC在生活中主要應用于家庭日常洗滌、醫療消毒等。這兩種物質都可在人體富集產生毒害作用從而威脅人體健康。

以三氯生為例。三氯生，是目前使用最多的PPCPs類物質之一。它的化學分子式為C₁₂H₇Cl₃O₂，分子量為289.55g/mol，20℃條件下解離常數pKa為8.14，辛醇-水分配系數(logKow)為4.76，吸附系數(Koc)為18408，25℃條件下溶解度約為15mg/L，幾乎無揮發性(25℃條件下亨利常數(Hc)為1.5×10-7atm mol^-1·m^-3)。三氯生是典型的鹵代羥基二苯醚類化合物，分子結構如下所示：

具有3個Cl原子和一個-OH，結構簡單且穩定，是PPCPs類物質的一個典型代表，化學結構與多溴聯苯醚PBDEs、多氯聯苯PCBs、二噁英、雙酚A、乙烯雌酚、甲狀腺素等類似。

三氯生是一種廣譜抗菌劑，日常生活中許多藥品、清潔護膚品、兒童玩具和醫療用品中都加入了一定濃度(0.1-0.3％(w/w))的三氯生來發揮抑菌作用。三氯生的大量使用使得周圍的環境遭受到了一定程度的污染和破壞。三氯生容易在市政污水排水、市政污泥、地表水、土壤、底泥等環境以及生物體內累積。近年來，三氯生在環境中的檢出濃度逐年增高，在尿液、血漿和人體母乳中都有檢出，且可以通過生物體的新陳代謝產生毒性效應(例如干擾內分泌、與抗生素形成交叉抗藥性、體內轉化成毒性物質如甲基三氯生、氯二噁英、氯酚、氯仿等)，因此對環境和生命健康都帶來極大的負面影響。