一种废水中多氟化合物PFOA的高效降解方法技术

本发明专利技术公开了一种废水中多氟化合物PFOA的高效降解方法，其特征在于：调节待处理废水至碱性，然后排除待处理废水中的氧并密封，获得待降解溶液；将待降解溶液放置于60Co-γ辐射源下以常温常压的条件进行辐照，即实现废水中多氟化合物PFOA的降解。本发明专利技术提供的多氟化合物降解方法，不需要加入额外催化剂，多氟化合物的降解效率以及脱氟效率均接近100％；用本发明专利技术方法能够高程度的矿化水溶液中的多氟化合物，在含氟污染物的废水处理中有很好的应用前景。

【技术实现步骤摘要】
【专利摘要】本专利技术公开了一种废水中多氟化合物PFOA的高效降解方法，其特征在于：调节待处理废水至碱性，然后排除待处理废水中的氧并密封，获得待降解溶液；将待降解溶液放置于60Co-γ辐射源下以常温常压的条件进行辐照，即实现废水中多氟化合物PFOA的降解。本专利技术提供的多氟化合物降解方法，不需要加入额外催化剂，多氟化合物的降解效率以及脱氟效率均接近100％；用本专利技术方法能够高程度的矿化水溶液中的多氟化合物，在含氟污染物的废水处理中有很好的应用前景。【专利说明】一种废水中多氟化合物PFOA的高效降解方法
本专利技术涉及一种含氟污染物PF0A的降解方法，属于污染物降解领域。
技术介绍
pfoa(c7f15cooh，中文名称：全氟辛酸）是全氟烷基羧酸化合物中的一种典型化合 物，在全球范围内，PF0A化合物的检出率和检测量极高，目前在水体、人体以及野生动物中 都发现了 PF0A化合物的存在。作为一种普遍存在于环境中的污染物，PF0A具有高毒性、耐 降解性和在食物链中具有生物富集作用等特点，对环境的污染极为严重，并且在自然环境 中难以降解，因此开展并加快环境中PF0A的降解技术研究，已成为全球环境工作者的研究 执占。 Y -射线福照（Y-ray irradiation)，是一种有效的降解污染物的方法。废水的 电离辐射处理研究始于1950年左右，从那时起，辐射技术便被用以对各类领域中的有机废 水进行处理。辐照降解作用机理与强氧化剂处理有机物的作用机理相类似，都是使难降解 有机污染物矿化，最终降解为水、二氧化碳和无机盐。在中间降解阶段，能检测到一些中间 产物的生成，例如醇类、脂类、有机酸等有机物。射线辐照已经成功应用于含氯化合物等 一些难降解有机化合物的脱氯过程，目前为止，尚未有针对PF0A采用γ -射线辐照的方法 的先例。其辐照降解的适合条件及降解机理并没有进一步的研究。 需要指出的是，目前PF0A有效降解方法中，采用辐照光降解的方法包括紫外光催 化法。该方法是利用水在催化剂作用下吸收了紫外光的光能，产生氧化性或者还原性的自 由基。2004年，日本国家产业技术学院的Hori课题组是最先发表了利用磷钨杂多酸作为催 化剂在紫外光作用下降解PF0A的研究成果，文章收录在Envrion. Sci. Technol上。随后采 用紫外可见光催化的方式降解PF0A的方法引起了越来越多的研究人员的目光，这种方法 为降解环境中的PF0A拓展了一个创新的方向。但是该方法存在一些不足，紫外光单独照射 下PF0A的降解效果缓慢，通过72小时的照射之后，依然10%左右的PF0A分子存在，而且 大部分的PF0A并不是完全矿化，而是转变成短链的含氟羧酸化合物，脱氟效果较低，不足 10%。
技术实现思路
本专利技术针对现有PF0A降解方法降解效率低、难以完全矿化及降解条件苛刻的问 题，提供了一种通过射线辐照高效降解多氟化合物PF0A的方法，以期可以快速高效的 实现PF0A的降解，并提高其降解率和脱氟率。 本专利技术解决技术问题，采用如下技术方案： 本专利技术废水中多氟化合物PF0A的高效降解方法，其特点在于包括如下步骤： (1)调节待处理废水至碱性，然后排除待处理废水中的氧并密封，获得待降解溶 液； (2)将所述待降解溶液放置于6°C〇- γ辐射源下以常温常压的条件进行辐照，即实 现废水中多氟化合物PFOA的降解。 优选的，步骤（1)排除待处理废水中的氧是通过氮气曝气的方式实现。 优选的，步骤（1)中调节待处理废水至碱性的试剂为强碱性试剂的水溶液，如氢 氧化钠水溶液或氢氧化钾水溶液。 本专利技术方法的原理是：电离辐射具有非常高的能量，通常大于物质的化学键能 (2-lOeV)，同时也大于分子或者原子之间的电离能量（在5-30eV之间）。所以，通常，当电 离辐射源（如 6°C〇-Y辐射源）照射至物体时，作用在物质分子和原子上的能量，足够引起 其电离或者激发，从而生成活性极强的自由基，再通过这些自由基，引起复杂的化学物理变 化。在水体中，通过产生具有高活性的轻基自由基（·0Η，hydroxyl radicals)、水合电子 (eaJ，hydrated electrons)和氢原子（·Η，1ιγ(1；Γ〇8θη atom)等自由基，来达到降解 PF0A 的 目的。对比其他降解方法，射线辐照降解包括一些独特的优势，例如，不需要添加任何 其他的化学物质，并且将PF0A完全矿化。当污染物的水溶液处于γ-射线辐照条件下，水 会吸收大部分的辐照能量，并且产生大量的自由基，如式（1)所示。括号中的生产比率是在 pH为7的水溶液中测得。其中氧化能力和还原能力最强的分别是羟基自由基和水合电子。 H20 - ea(； (0· 27) + · 0H (0· 28) +H202 (0· 07) +H · (0· 06) +H2 (0· 05) (1) 水的主要辐照电离中，（氧化还原电位为E0 = -2. 9eV)是一个非常活泼的亲 核型自由基，具有高还原性。ea(；通常通过电子加成反应与水溶液中的其他物质发生作用； 另外一种较为重要的还原性试剂是Η ·，相对于ea(；，Η ·的还原能力较弱（氧化还原电位是 Ε0 = -2. leV)，可以与水溶液中的物质发生加成反应，或者通过抽氢作用于物质发生反应。 而作为氧化性仅次于F2的一种强氧化型自由基，· 0H(氧化还原电位为^ = 2. 8eV)具有 较高的亲电子能力，污染物分子中高电子云密度点，是羟基自由基进攻的主要位置。这些具 有氧化性或者还原性的自由基在辐照体系中存在，与水溶液中的其他有机物等物质可以发 生一些列的氧化还原反应。在对PF0A的降解过程中，自由基· 0H和eaq-在PF0A降解过程 中的重要协同作用。PF0A溶液在氧气存在的条件下（此情况下，溶液中不含自由基e a(；)， PF0A的降解和脱氟均受到抑制；而当加入羟基自由基捕获剂叔丁醇（此情况下，溶液中不 含自由基· 〇H)，PF0A去除并未受到影响，而PF0A的脱氟受到抑制，这些说明了水合电子和 羟基自由基在PF0A矿化和脱氟过程中的重要作用。 与已有技术相比，本专利技术的有益效果体现在： (1)本专利技术提供的PF0A降解方法，应用钴源6°Co作为辐照源，采用射线辐照 的方法，可以在常温常压下实现了 PF0A的高效降解，且PF0A的矿化程度接近100%。 (2)本专利技术的方法在辐照降解过程中，除调节溶液pH外，不需要添加任何其余化 学试剂，减少二次污染同时降低了成本。 基于上述优点，本专利技术的方法能够使PF0A等含氟污染物在辐照的条件下，同时实 现高效的降解效果以及脱氟矿化效果，在污染物脱氟及相关产业中具有潜在的应用价值。 【专利附图】【附图说明】 图1为不同pH的待降解PF0A的水溶液在降解过程中，PF0A降解效率随时间变化 曲线； 图2为不同pH的待降解PF0A的水溶液在降解过程中，脱氟效率随时间变化曲线； 图3为使用液相色谱-质谱测得的待降解PF0A的水溶液在降解的不同时间段的 中间产物。 【具体实施方式】 为了进一步理解本专利技术，下面结合具体实施例对本专利技术优选本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种废水中多氟化合物PFOA的高效降解方法，其特征在于包括如下步骤：(1)调节待处理废水至碱性，然后排除待处理废水中的氧并密封，获得待降解溶液；(2)将所述待降解溶液放置于60Co‑γ辐射源下以常温常压的条件进行辐照，即实现废水中多氟化合物PFOA的降解。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：盛国平，张泽，俞汉青，邱海滨，
申请(专利权)人：中国科学技术大学，
类型：发明
国别省市：安徽;34