一种太阳光照射下海水催化降解氯酚类污染物的方法

摘要

本发明涉及氯酚污染物的光降解去除方法，具体地说是一种太阳照射下海水催化降解氯酚类污染物的方法，以天然海水为稀释液，将氯酚类污染物稀释成质量浓度为1－300mg/L的氯酚类溶液，反应容器为透明材质的，将其盖上盖子后置于室外的自然环境。采用本发明处理氯酚类废水，反应条件特别温和，所用催化剂就是海水，氧化剂是空气，反应条件就是自然条件，价格低廉，降解速度快，降解率高，且降解彻底，没有二次污染，可以适用于分布广、浓度较低的氯酚类污染物及有氯酚类污染物产生的废水的降解，工业化应用前景大。

说明书

技术领域

本发明涉及氯酚污染物的光降解去除方法，具体地说是一种太阳照射下海水催化降解氯酚类污染物的方法。

背景技术

自20世纪30年代以来，氯酚类化合物(CPs)被广泛用作木材防腐剂、防锈剂、杀菌剂和除草剂等，并且在纸浆漂白工艺中也会产生大量的氯酚类的废水，在亚洲、非洲和南美洲还用于血吸虫病的防治，因此在许多工业化国家CPs的生产规模非常庞大。同时，2-氯酚、2，4-二氯酚、2，4，6-三氯酚和五氯酚都是毒性很高的物质，被美国EPA列入优先控制污染物的黑名单。氯酚类化合物的大量使用，使得大量的CPs污染物进入了环境，给自然环境造成很大的危害。因此，清除环境中的该类化合物是人类面临的一大挑战。

目前处理含氯酚类废水的方法很多，常用的方法为生物降解法、吸附法、萃取法、液膜分离法。但生物法需要的时间特别长，并且对于高浓度氯酚废水的处理不适用。此外，生物降解氯酚类废水还会产生毒性更大的二恶英类污染物(L.G.Oeberg，Chemosphere，1992)。高级氧化技术是20世纪80年代发展起来的处理难降解的有机污染物的技术，其主要特点是通过化学反应产生羟基自由基，使有机污染物有效地降解成水，二氧化碳和无机离子；主要包括臭氧氧化，光催化氧化，湿式氧化，H₂O₂/UV，Fenton，O₃/UV等方法。在高级氧化法处理氯苯酚的方法中，光催化氧化法由于成本较低，条件温和，引起了人们的广泛关注。在氯酚类的降解中，最有代表性的是Meunier的催化氧化体系(Science 1996)，用双氧水为氧化剂，铁酞菁为催化剂，处理氯酚类有机污染物，三氯苯酚中碳的矿化率为14％，氯的矿化率为70％。世界专利申请(S.Muriel，WO0059836，2000)发明了金属酞菁催化剂，用双氧水为氧化剂，用来处理三氯苯酚废水。另外，在Collins的催化体系中(Science 2002)中，用四氨基铁大环化合物为催化剂，双氧水为氧化剂，三氯苯酚的矿化率是35％，氯的矿化率是83％。目前存在的问题主要是所用的氧化剂如H₂O₂和O₃价格昂贵，使处理成本相对较高，并且在催化氧化过程中，铁酞菁催化剂等的合成成本也相对较高，另外，一些过渡金属催化剂不稳定，容易失活，这些问题的存在使得对于氯酚类废水的处理可工业化前景很小。

发明内容

为了克服上述降解氯酚类方法中存在的一些不足，本发明的目的在于提供一种天然的催化活性高的催化剂，且处理效果好，反应条件温和，处理成本低，工业化应用前景大，可实现原位处理的光催化降解氯酚的方法。

为实现上述目的，本发明采用的技术方案为：

一种自然光催化降解氯酚类污染物的方法，以天然海水为稀释液，将氯酚类污染物稀释成质量浓度为1-300mg/L的氯酚类溶液，反应容器为透明材质的，将其盖上盖子后置于室外的自然环境。

所述自然环境是指环境温度在-25℃至45℃，每天太阳光的照射时间为8-16小时的自然环境。

本发明反应条件温和，完全暴露在室外纯自然环境中，白天有太阳光的照射，白天及夜晚自然交替循环。催化剂就是海水，没有经过任何处理。

本发明具有如下优点：

1.催化剂活性高，反应条件温和。本发明是在带有磨口的小试管中，以海水为催化剂，以空气为氧化剂，可将氯酚氧化降解为二氧化碳，水及一些无毒的小分子羧酸。该法处理氯酚溶液可以达到100％的降解率，而且降解速度快，在降解过程中没有二次污染。

2.处理成本低，工业化前景大。由于本发明所用的氧化剂和催化剂资源取之不尽，易得，处理过程简便，因此本发明所述的光催化法具有可工业化处理氯酚类污染物的应用前景。

3.环境友好。本发明所述的反应体系简单，方便实用，催化剂反应活性高，对污染物的去除彻底。催化剂使用前后都不会对环境造成二次污染。

4.适用范围广。本发明适用于氯酚废水及一些有关氯酚生长厂排放的废水的处理，常见的需被处理的氯酚的结构式举例如下：

n＝1～5。

总之，采用本发明处理氯酚类废水，反应条件特别温和，所用催化剂就是海水，氧化剂是空气，反应条件就是自然条件，价格低廉，降解速度快，降解率高，且降解彻底，没有二次污染，可以适用于分布广、浓度较低的氯酚类污染物及有氯酚类污染物产生的废水的降解，工业化应用前景大。

具体实施方式

下面通过实例对本发明给予进一步的说明，当然，本发明不仅限于下述的实施例。

本方法反应条件温和，完全暴露在自然环境中，实验在实验室楼顶完成，采用纯自然天气，白天黑夜交替循环，将氯酚溶液按一定比例用海水稀释，装入20mL带磨口塞子的试管中，放入楼顶接受自然光照。

实施例1

首先配制200mg/L的三氯酚溶液，再用海水稀释10倍，15ml溶液装入20ml带磨口塞的玻璃试管中，并用封口膜密封，定时采样检测，同时做对照反应，反应后三氯酚的去除率见表1。环境温度在20℃至35℃，每天太阳光的照射时间为12-14小时。

表1自然条件下光催化降解三氯酚的结果

1纯水光照；2海水光照；3海水中体积放大到1000ml

实施例2

按照上述实施例1的操作步骤，用海水为催化剂，在同样的条件下处理其他氯酚类污染物，结果见表2。环境温度在20℃至35℃，每天太阳光的照射时间为12-14小时。

表2自然条件下光催化降解氯酚类的结果

实施例3

按照上述实施例1的操作步骤，用海水将污染物稀释不同的倍数，使体系中含有不同体积含量的海水，在同样的条件下处理其他氯酚类污染物，结果见表3。环境温度在20℃至35℃，每天太阳光的照射时间为12-14小时。

表3海水含量的变化对TCP降解的影响