一種高效降解全氟化合物的方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于持久性污染物降解領(lǐng)域，更具體地說，涉及一種高效降解全氟化合物的方法。
【背景技術(shù)】
[0002]全氟化合物(PFCs)由于具有極好的熱穩(wěn)定性和化學(xué)穩(wěn)定性，廣泛應(yīng)用于工業(yè)生產(chǎn)中，如高分子聚合物合成、造紙、紡織、電鍍和防火阻燃等領(lǐng)域(Renner，R.Growing Concernover Perfluorinated Chemicals.Environ.Sc1.Technol.2001,35,154A-160A.Moody，C.A.；Field,J.A.Perfluorinated Surfactants and the Environmental Implicat1nsof Their Use in Fire-Fighting Foams.Environ.Sc1.Technol.,2000,34(18),3864-3870.GiesyjJ.P.；Kannan,K.Perfluorochemical Surfactants in theEnvironment.Environ.Sc1.Technol.，2002,36(7), 146A-152A)。隨著生產(chǎn)和使用的不斷擴大，一些全氟化合物，尤其是全氟辛烷羧酸(PFOA)和全氟辛烷磺酸(PFOS)在環(huán)境中(水體、土壤、灰塵等)被廣泛檢出，甚至在人體的血清和母乳中都有較高濃度的檢出(Giesy，J.P.;Kannan，K.G I oba I distribut1n of perfluorooctane sulfonate inwildlife.Environ.Sc1.Techno 1.,2001,35(7)，1339-1342.A.QuantitativeCharacterizat1n of Trace Levels of PFOS and PFOA in the TennesseeRiver.Environ.Sc1.Technol.,2002,36(4),545-551.Hansen,K.J.；Johnson,H.0.；Eldridge,J.S.；Butenhoff,J.L.；Dick,L.A.Exploring Indirect Sources of HumanExposure to Perfluoroalkyl Carboxylates(PFCAs)!Evaluating Uptake,Eliminat1n,and B1transformat1n of Polyfluoroalkyl Phosphate Esters(PAPs) in theRat.Environ Health Perspect.,2011，119(3)，344-350)。這類物質(zhì)屬于持久性污染物，研究表明PFOA和PFOS會引起肝臟損傷，而且具有基因毒性、生殖毒性和致癌性。它們可以在食物鏈中富集，對人類與動物的健康產(chǎn)生巨大威脅(Midgetta，K.；Peden-Adamsb,M.M.；GilkesoncjG.S.；Kamenc,D.L.1n vitro evaluat1n of the effects ofperfluorooctanesulfonic acid(PFOS)and perfluorooctanoic acid(PFOA)on IL-2product1n in human T-cellsJ.Appl.Toxicol.,2015,35,459-465)0
[0003]對于全氟化合物來說，由于C-F鍵的還原電位高(F+e——F—，Eo = 3.6V)，而且鍵能大，常規(guī)的化學(xué)和生物處理工藝均不能將其降解(Vecitis，C.D.;Park，H.；ChengjJ.；Mader,B.T.；Hoffman,M.R.Treatment technologies for aqueousperfluorooctanesulfonate(PFOS)and perfluorooctanoate(PFOA).Frontiers ofEnvironmental Science&Engineering in China.2009，3(2)，129-151)?？蒲泄ぷ髡咛岢隽嗽S多降解全氟化合物的方法，如電化學(xué)氧化、超聲降解、光催化氧化、水合電子還原等(Moriwaki,H.；Takagi,Y.;Tanaka，M.；Tsuruho,K.；0kitsu,K.；Maeda,Y.SonochemicalDecomposit1n of Perfluorooctane Sulfonate and PerfluorooctanoicAcid.Environ.Sc1.Technol.，2005，39(9),3388-3392.Lin,H.；Niu,J.F.;Ding，S.Y.；Zhang,L.L.Electrochemical degradat1n of perfluorooctanoic acid(PFOA)by Ti/Sn02-Sb，Ti/Sn02-Sb/Pb02and Ti/Sn02-Sb/Mn02anodes.Water.Research, 2012 ,46(7),2281-2289.Qu,Y.；Zhang , C.J.；L i , F.；Chen ,J.；Zhou,Q.Photo-reductivedefluorinat1n of perfluorooctanoic acid in water.Water.Research.2010,44(9),2939-2947.Song ,Z.；Tang,H.Q.；ffang,N.；Zhu,L.H.Reductive defluorinat1n ofperfluorooctanoic acid by hydrated electrons in a sulfite-mediated UVphotochemical system.Journal of Hazardous Materials.2013，262，332-338)。在這些方法中，電化學(xué)氧化和水合電子還原具有較高的應(yīng)用前景。研究表明，在電化學(xué)氧化降解中，全氟化合物可以在陽極快速降解并礦化。但是電化學(xué)方法的缺點也較為突出，即電極壽命短，降解過程要添加高濃度背景電解質(zhì)。水合電子還原方法具有對全氟化合物降解徹底、脫氟效率高等優(yōu)點。例如，中國專利申請?zhí)枮?00910051114.8，申請公開日為2010年11月17的專利申請文件公開了一種光還原脫氟降解全氟類化合物的方法，利用光照KI產(chǎn)生水合電子還原降解全氟化合物的方法，將全氟類化合物置于裝有紫外燈的反應(yīng)容器中，再經(jīng)投料口將還原性物質(zhì)投入到反應(yīng)容器中，經(jīng)紫外燈進行紫外照射，全氟類化合物與還原性物質(zhì)進行降解脫氟反應(yīng)，在最優(yōu)條件下，對PFOA的降解接近100%，脫氟率在95%以上。但是該發(fā)明在降解全氟化合物的過程中需要厭氧條件，反應(yīng)溶液要求為堿性，這在實際污染物處理中增加了處理成本，而且可操作性大大降低。因此，一種能夠高效降解全氟化合物，且便于實際應(yīng)用的好方法亟待被開發(fā)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]1.要解決的問題
[0005]針對現(xiàn)有的全氟化合物降解技術(shù)存在反應(yīng)條件苛刻、處理成本高、可操作性差等問題，本發(fā)明提供一種高效降解全氟化合物的方法，以有機蒙脫土為反應(yīng)介質(zhì)，在好氧條件下對PFCs進行降解。通過紫外光照吲哚乙酸來產(chǎn)生水合電子，通過對天然蒙脫土進行有機改性，大大增加了蒙脫土對PFCs和吲哚乙酸的吸附，使水合電子還原降解PFCs的反應(yīng)在有機蒙脫土層間進行，不僅提高了水合電子的利用率，同時借助有機蒙脫土的特殊性質(zhì)，抑制了溶液中氧氣和氫離子對水合電子的消耗，從而實現(xiàn)在好氧和酸性條件下利用水合電子還原降解PFCs。蒙脫土作為環(huán)境中大量存在的粘土礦物，以它為反應(yīng)介質(zhì)投入環(huán)境中進行污染治理時，它的負電性使得層間的HDTMA陽離子并不會被釋放，不會造成二次污染，而且吲哚乙酸是一種自然界中廣泛存在的物質(zhì)，因此該方法可以實現(xiàn)環(huán)境友好的目的。。
[0006]2.技術(shù)方案
[0007]為了解決上述問題，本發(fā)明所采用的技術(shù)方案如下:
[0008]一種高效降解全氟化合物的方法，其步驟為:
[0009](a)使用十六烷基三甲基溴化銨對蒙脫土進行有機改性得到有機蒙脫土；
[0010](b)將待降解的全氟化合物溶液和吲哚乙酸溶液混合均勻，然后加入有機蒙脫土攪拌得到混合溶液；
[0011](C)在好氧條件下，使用低壓汞燈對步驟(b)中得到的混合溶液進行光照