硼酸鋅堿金屬化合物在光催化下對氯酚類污染物脫氯的方法
【技術(shù)領域】
[0001]本發(fā)明涉及硼酸鋅堿金屬系列化合物(硼酸鋅鉀，硼酸鋅鈉，硼酸鋅鉀鈉)在光催化下對氯酚類污染物脫氯的方法。
【背景技術(shù)】
[0002]氯酚類物質(zhì)是芳香族化合物中用途最廣的一類化合物。其大量使用使得大量氯酚類物質(zhì)進入環(huán)境，給自然環(huán)境造成了嚴重的危害。目前在廢棄物，污泥，沉積物，土壤，地下水和雨水中均已檢測到氯酚的存在。近年來，科學研宄還發(fā)現(xiàn)，很多氯酚類化合物具有酷似天然激素的功能，對生物體具有致癌，致畸，致突變的的特性。歐盟，美國和中國等世界上許多國家都將其列為優(yōu)先污染物。由于氯酚本身的芳環(huán)結(jié)構(gòu)和氯代原子的存在而具有很強的毒性以及抗生物降解能力，同時氯原子的存在會抑制苯環(huán)裂解酶的活性從而增加了其抗生物能力。因此，如何減輕環(huán)境中氯酚類污染物的影響日益受到重視。
[0003]目前，處理氯酚類污染物的主要方法有物理法(如空氣吹脫、吸附、膜分離)、化學法(如濕式氧化法、超臨界氧化法、UV/H202法、T1 2膜光催化、高壓脈沖放電、低溫等離子體、高頻超聲法)以及生物法(如好氧生物處理和厭氧生物處理)。由于氯酚結(jié)構(gòu)穩(wěn)定，采用這些傳統(tǒng)的物理、化學或生物法進行處理，都難以達到滿意的降解效果。光催化氧化技術(shù)降解氯酚類污染物已成為當前環(huán)境污染控制研宄領域中最為活躍的研宄熱點之一。
[0004]關于硼酸鋅鉀(K3ZnB5Oltl),硼酸鋅鈉(K2NaZnB5Oltl)，硼酸鋅鉀鈉(Na3ZnB5Oltl)的使用已有報道，主要是用于制備非線性光學器件，包括制作倍頻發(fā)生器、上或下頻率轉(zhuǎn)換器和光參量振蕩器。尚未涉及到在光催化下對氯酚類污染物脫氯方面的應用。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明的目的在于，提供一種硼酸鋅堿金屬化合物光催化下對氯酚類污染物脫氯的方法，該方法以氯代苯酚為污染物，在硼酸鋅堿金屬化合物為硼酸鋅鉀、硼酸鋅鈉或硼酸鋅鉀鈉的存在下，在汞燈照射下對氯酚類污染物進行降解，在15min內(nèi)，脫氯的效率可達97%以上，通過紫外可見光譜儀，高效液相色譜儀及離子色譜分析，該氯酚類污染物最終降解為苯酚，對苯醌及含氯的溶液。本發(fā)明操作工藝簡單，成本低，能高效、快速的用于氯代芳烴中的脫氯，對環(huán)境保護方面具有良好的前景。
[0006]本發(fā)明所述的一種硼酸鋅堿金屬化合物在光催化對氯酚類污染物脫氯的方法，其特征在于，按下列步驟進行:
[0007]a、將氯酚溶解在甲醇中，配制成濃度為10g/L的溶液，在溶液中加水稀釋至濃度為10-100mg/L，然后置于超聲波中處理使其成為均一穩(wěn)定的溶液；
[0008]b、在避光條件下，將1-1OOmg的硼酸鋅堿金屬化合物為硼酸鋅鉀、硼酸鋅鈉或硼酸鋅鉀鈉加入步驟a得到的溶液中，攪拌10-30min，移取4mL置于離心管內(nèi)，避光保存；
[0009]C、將步驟b中的剩余溶液體系在發(fā)光的汞燈下照射，溫度保持室溫25°C，剩余溶液體系距未燈出口 12cm，每隔2min取樣4mL ；
[0010]d、將取出的樣品離心后，取上清液測試紫外可見吸收光譜、高效液相色譜及離子色譜，分析污染物的降解效率及降解產(chǎn)物。
[0011]步驟a中的氯酚為2-氯酚，4-氯酚，2，4_ 二氯酚或2，4，6_三氯酚。
[0012]步驟C中，汞燈主發(fā)射波長為254nm，光能量密度為245mW/cm2，取樣間隔時間2min。
[0013]本發(fā)明中氯酚采用市售原料。
[0014]本發(fā)明所述的一種硼酸鋅堿金屬化合物在光催化下針對氯酚類污染物脫氯的方法，該方法將一定濃度的代表性氯酚污染物在汞燈照射下，隨著時間的變化，使氯酚類污染物脫氯形成苯酚，對苯醌及Cl—。
【附圖說明】
[0015]圖1為本發(fā)明硼酸鋅堿金屬化合物粉末衍射XRD圖譜，其中(a)為硼酸鋅鉀，(b)為硼酸鋅鉀鈉，(C)為硼酸鋅鈉；
[0016]圖2為本發(fā)明在汞燈照射下的降解效率圖，其中催化劑用量為20mg，4_氯酚濃度20mg/L，_ ■-為硼酸鋅鉀降解曲線，-★-為硼酸鋅鈉降解曲線，-〇-為硼酸鋅鉀鈉降解曲線。
【具體實施方式】
[0017]以下結(jié)合附圖和實施例對本發(fā)明進行詳細說明:
[0018]實施例1:
[0019]a、將2-氯酚溶解在甲醇中，配制成濃度為10g/L的溶液，取0.1mL配制的溶液，置于容積為250mL的燒杯中，加水稀釋至濃度為10mg/L，然后置于超聲波中處理使其為均一穩(wěn)定的溶液；
[0020]b、在避光條件下，分別將1mg的硼酸鋅鉀，硼酸鋅鈉，硼酸鋅鉀鈉加入到3份步驟a得到的溶液中，攪拌lOmin，每份移取4mL置于離心管內(nèi)，避光保存；
[0021]C、將步驟b中的剩余溶液體系在發(fā)光的汞燈下照射，溫度保持室溫25°C，剩余溶液體系距汞燈出口 12cm，汞燈主發(fā)射波長為254nm，光能量密度為245mW/cm2，每隔2min取樣 4mL ；
[0022]d、將所有取出的樣品離心后，取上清液測試紫外可見吸收光譜、高效液相色譜及離子色譜，分析污染物的降解效率及降解中間產(chǎn)物，Smin后分別測試硼酸鋅鉀中2-氯酚脫氯效率為99.5%，硼酸鋅鈉中2-氯酚脫氯效率為98.6%，硼酸鋅鉀鈉中2-氯酚脫氯效率98.7% ,最終產(chǎn)物為苯酚及Cl'
[0023]實施例2:
[0024]a、將4-氯酸溶解在甲醇中，配制成濃度為10g/L的溶液，取0.2mL配制的溶液，置于容積為250mL的燒杯中，加水稀釋至濃度為20mg/L，然后置于超聲波中處理使其為均一穩(wěn)定的溶液；
[0025]b、在避光條件下，分別將20mg的硼酸鋅鉀，硼酸鋅鈉，硼酸鋅鉀鈉加入到3份步驟a得到的溶液中，攪拌15min，每份移取4mL置于離心管內(nèi)，避光保存；
[0026]c、將步驟b中的剩余溶液體系在發(fā)光的汞燈下照射，溫度保持室溫25 V，剩余溶液體系距汞燈出口 12cm，汞燈主發(fā)射波長為254nm，能量密度為245mW/cm2，每隔2min取樣4mL ；
[0027]d、將所有取出的樣品離心后，取上清液測試紫外可見吸收光譜、高效液相色譜及離子色譜，分析污染物的降解效率及降解中間產(chǎn)物，6min后分別測試硼酸鋅鉀中4-氯酚脫氯效率為99.9%，硼酸鋅鈉中4-氯酚脫氯效率為99.5%，硼酸鋅鉀鈉中4-氯酚脫氯效率為99.8%，最終產(chǎn)物為苯酚及Cl—。
[0028]實施例3:
[0029]a、將2，4- 二氯酸溶解在甲醇中，配制成濃度為10g/L的溶液，取0.5mL配制的溶液，置于容積為250mL的燒杯中，加水稀釋至濃度為50mg/L，然后置于超聲波中處理使其為均一穩(wěn)定的溶液；
[0030]b、在避光條件下，分別將50mg的硼酸鋅鉀，硼酸鋅鈉，硼酸鋅鉀鈉加入到3份步驟a得到的溶液中，攪拌20min，每份移取4mL置于離心管內(nèi)，避光保存；
[0031]C、將步驟b中的剩余溶液體系在發(fā)光的汞燈下照射，溫度保持室溫25°C，剩余溶液體系距汞燈出口 12cm，汞燈主發(fā)射波長為254nm，光能量密度為245mW/cm2，間隔2min取樣 4mL ；
[0032]d、將所有取出的樣品離心后，取上清液測試紫外可見吸收光譜、高效液相色譜及離子色譜，分析污染物的降解效率及降解中間產(chǎn)物，1min后分別測試硼酸鋅鉀中2，4_ 二氯酚脫氯效率為99.9%，硼酸鋅鈉中2，4- 二氯酚脫氯效率為99.5 %，硼酸鋅鉀鈉中2，
4-二氯酚脫氯效率為99.7%，最終產(chǎn)物為苯酚，對苯醌及Cl'
[0033]實施例4:
[0034]a、將2，4，6_三氯酚溶解在甲醇中，配制成濃度為10g/L的溶液，取0.8mL配制的溶液，置于容積為250mL的燒杯中，加水稀釋至80mg/L，然后置于超聲波中處理使其為均一穩(wěn)定的溶液；
[0035]b、在避光條件下，分別將SOmg的硼酸鋅鉀，硼酸鋅鈉，硼酸鋅鉀鈉加入到3份步驟a得到的溶液中，攪拌25min，每份移取4mL置于離心管內(nèi)，避光保存；
[0036]C、將步驟b中的剩余溶液體系在發(fā)光的汞燈下照射，溫度保持室溫25°C，剩余溶液體系距汞燈出口 12cm，汞燈主發(fā)射波長為254nm，光能量密度為245mW/cm2，每隔2min取樣 4mL ；
[0037]d、將所有取出的樣品離心后，取上清液測試紫外可見吸收光譜、高效液相色譜及離子色譜，分析污染物的降解效率及降解中間產(chǎn)物，14min后分別測試硼酸鋅鉀中2，4，6-三氯酚脫氯效率為98.3%，硼酸鋅鈉中2，4，6-三氯酚脫氯效率為97.8%，硼酸鋅鉀鈉中
2,4,6-三氯酚脫氯效率為98.1 %，最終產(chǎn)物為苯酚，對苯醌及Cl'
[0038]實施例5:
[0039]a、將2，4，6-三氯酚溶解在甲醇中，配制成濃度為10g/L的溶液，取ImL配制的溶液，置于容積為250mL的燒杯中，加水稀釋至100mg/L，然后置于超聲波中處理使其為均一穩(wěn)定的溶液；
[0040]b、在避光條件下，分別將10mg的硼酸鋅鉀，硼酸鋅鈉，硼酸鋅鉀鈉加入到3份步驟a得到的溶液中，攪拌30min，每份移取4mL置于離心管內(nèi)，避光保存；
[0041]c、將步驟b中的剩余溶液體系在發(fā)光的汞燈下照射，溫度保持室溫25°C，剩余溶液體系距汞燈出口 12cm，汞燈主發(fā)射波長為254nm，光能量密度為245mW/cm2，每隔2min取樣 4mL ；
[0042]d、將所有取出的樣品離心后，取上清液測試紫外可見吸收光譜、高效液相色譜及離子色譜，分析污染物的降解效率及降解中間產(chǎn)物，12min后分別測試硼酸鋅鉀中2，4，6-三氯酚脫氯效率為99.5%，硼酸鋅鈉中2，4，6_三氯酚脫氯效率為98.7%，硼酸鋅鉀鈉中
2,4,6-三氯酚脫氯效率為99.2%，最終產(chǎn)物為苯酚，對苯醌及Cl'
【主權(quán)項】
1.一種硼酸鋅堿金屬化合物在光催化對氯酚類污染物脫氯的方法，其特征在于，按下列步驟進行: a、將氯酚溶解在甲醇中，配制成濃度為10g/L的溶液，在溶液中加水稀釋至濃度為10-100 mg/L，然后置于超聲波中處理使其成為均一穩(wěn)定的溶液； b、在避光條件下，將10-100mg的硼酸鋅堿金屬化合物為硼酸鋅鉀、硼酸鋅鈉或硼酸鋅鉀鈉加入步驟a得到的溶液中，攪拌10-30 min，移取4 mL置于離心管內(nèi)，避光保存； c、將步驟b中的剩余溶液體系在發(fā)光的汞燈下照射，溫度保持室溫25V，剩余溶液體系距未燈出口 12 cm，每隔2 min取樣4 mL ； d、將取出的樣品離心后，取上清液測試紫外可見吸收光譜、高效液相色譜及離子色譜，分析污染物的降解效率及降解產(chǎn)物。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于步驟a中的氯酚為2-氯酚，4-氯酚，2，4-二氯酸或2，4, 6- 二氯酸。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于步驟c中，汞燈主發(fā)射波長為254nm,光能量密度為245 mw/cm2，取樣間隔時間2 min。
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種硼酸鋅堿金屬化合物在光催化下針對氯酚類污染物脫氯的方法，該方法以氯酚為污染物，在硼酸鋅堿金屬化合物位硼酸鋅鉀，硼酸鋅鈉，硼酸鋅鉀鈉的存在下，在汞燈（主發(fā)射波254nm）照射下對其進行脫氯，在15min內(nèi)，脫氯的效率可達97%以上，通過紫外可見光譜儀、高效液相色譜儀及離子色譜儀分析，發(fā)現(xiàn)該類氯酚最終降解為苯酚，對苯醌及含氯的溶液。本發(fā)明所述方法操作工藝簡單，成本低，能高效、快速的用于氯代芳烴中的脫氯，對環(huán)境保護方面具有良好的前景。
【IPC分類】A62D101/22, A62D3/176, A62D101/28
【公開號】CN104888401
【申請?zhí)枴緾N201510258162
【發(fā)明人】范曉蕓, 劉靜, 王傳義
【申請人】中國科學院新疆理化技術(shù)研究所
【公開日】2015年9月9日
【申請日】2015年5月20日