可持续产生羟基自由基的方法、装置及应用制造方法及图纸

本发明专利技术提供了一种可持续产生羟基自由基的方法、装置及应用，该方法包括：将表没食子儿茶素

【技术实现步骤摘要】
可持续产生羟基自由基的方法、装置及应用


[0001]本专利技术涉及有机化合物光化学反应领域，特别涉及一种可持续产生羟基自由基的方法、装置及应用。

技术介绍

[0002]羟基自由基是一种极其活泼的氧化剂，在化学、生物医学和环境科学中都十分重要。在大气化学中，羟基自由基因为它能够有效氧化和破坏有机污染物，被称为大气的“清洁剂”。在水、大气污染控制中，基于羟基自由基的高级氧化工艺，已被广泛应用于废水、废气中有机污染物的处理降解工艺中。此外，在生物医学中，羟基自由基被认为是所谓的活性氧中最具反应活性和危害性的自由基，它会导致DNA、蛋白、脂质氧化损伤；羟基自由基对病原体具有极强的氧化作用，300μmol/L的羟基自由基灭菌率达到99％，因而羟基自由基还作为消毒剂用于公共卫生的杀菌消毒过程中。
[0003]目前，羟基自由基产生的最广泛接受的机制是通过过渡金属催化的芬顿反应而生成羟基自由基；以及通过过氧化氢(H2O2)与卤代醌在无金属离子参与的类芬顿反应中而生成羟基自由基。这些生成羟基自由基的反应中所添加的H2O2、卤代醌、过渡金属都有一定的毒性，会对人体和环境产生危害。因此迫切需要一种更加高效、简单而又安全的方法来产生羟基自由基。

技术实现思路

[0004]有鉴于此，本专利技术的主要目的是提供一种可持续产生羟基自由基的方法、装置及应用，以期至少部分地解决上述提及的技术问题中的至少一种。
[0005]为实现上述目的，本专利技术的技术方案如下：
[0006]作为本专利技术的第一个方面，提供一种可持续产生羟基自由基的方法，包括：
[0007]将表没食子儿茶素
‑3‑
没食子酸酯(EGCG)加至水溶液中混合均匀，得到EGCG水溶液；
[0008]将EGCG水溶液置于光源下，进行光照，通过光化学反应而持续产生羟基自由基。
[0009]作为本专利技术的第二个方面，提供一种用于实现上述可持续产生羟基自由基的方法的装置，所述装置包括：
[0010]装液装置，为避光材料制成，适用于盛放EGCG水溶液；
[0011]光照装置，包括光源，适用于对EGCG水溶液进行光照，以便使EGCG水溶液持续产生羟基自由基。
[0012]作为本专利技术的第三个方面，提供一种上述可持续产生羟基自由基的方法在杀菌消毒或有机污染物降解过程中的应用。
[0013]基于上述技术方案，本专利技术提供的一种可持续产生羟基自由基的方法、装置及应用至少包括以下技术效果之一或其中一部分：
[0014]本专利技术提供的一种可持续产生羟基自由基的方法，其中将EGCG溶于水溶液中，进
行光照，通过光化学反应而持续产生大量的羟基自由基，该方法简单可行、容易控制、经济实用且绿色安全，可广泛应用于杀菌消毒以及有机污染物降解等领域。
附图说明
[0015]图1本专利技术实施例的可持续产生羟基自由基的方法的流程图；
[0016]图2为本专利技术实施例1，对比例1和对比例2生成羟基自由基的信号图；
[0017]图3为本专利技术实施例1，对比例3和对比例4羟基自由基的生成量图；
[0018]图4为本专利技术实施例2的羟基自由基生成量随光照时间改变的动态变化图以及羟基自由基的生成式；
[0019]图5为本专利技术实施例3的EGCG水溶液在不同强度光源的光照条件(50mW/cm2～300mW/cm2)下，羟基自由基生成含量图；
[0020]图6为本专利技术实施例4的可持续产生羟基自由基的装置示意图。
[0021]IB224174
[0022]上述附图中，附图标记含义如下：
[0023]1、装液壶；2、壶把手；3、雾化喷头；4、光源；5、开关按钮；6、光强调节按钮。
具体实施方式
[0024]为使本专利技术的目的、技术方案和优点更加清楚明白，以下结合具体实施例，并参照附图，对本专利技术作进一步的详细说明。
[0025]在实现本专利技术的过程中发现，如何避免生成羟基自由基的过程中对人体和环境产生危害，是高效产生羟基自由基的技术难点。本专利技术将EGCG加入到水溶液中，混合均匀配置成EGCG水溶液，放置于光源下，进行光照，发现可持续产生大量的羟基自由基，在实现高效产生羟基自由基的同时实现了羟基自由基的绿色化生产。
[0026]具体而言，根据本专利技术的实施例，提供了一种持续产生羟基自由基方法。图1本专利技术实施例的可持续产生羟基自由基的方法的流程图。
[0027]如图1所示，该实施例的可持续产生羟基自由基的方法，包括步骤A～步骤B：
[0028]步骤A：将EGCG加至水溶液中混合均匀，得到EGCG水溶液；
[0029]步骤B：将EGCG水溶液置于光源下，进行光照，通过光化学反应而持续产生羟基自由基。
[0030]根据本专利技术的实施例，EGCG广泛存在于茶、水果和蔬菜中，由于其抗氧化和可能的抗癌活性，常被用作加工食品、保健产品和临床药物中的添加剂。因此，EGCG具有绿色、安全、可生物降解、自然界中容易获取且大量存在的优点。在实现本专利技术的过程中发现，EGCG水溶液产生羟基自由基的光化学反应，相较于基于其自身抗氧化性所进行的清除羟基自由基的反应，具有显著的竞争性优势，为其可持续产生大量的羟基自由基提供有利条件。
[0031]根据本专利技术的实施例，将EGCG水溶液置于光源下，进行光照，通过光化学反应而持续产生大量的羟基自由基，2g/L EGCG水溶液中自由基生成量等效于在相同光照条件下0.075g/L H2O2所产生的羟基自由基的量；产生羟基自由基的持续时间长达12小时以上，无需金属离子、过氧化氢的存在，也无需细胞等生物体系参与。本专利技术提供的方法具有绿色安全、简单可行、容易控制且经济实用的优点。
[0032]根据本专利技术的实施例，混合均匀的方式可以包括但不局限于涡旋，机械搅拌，人工搅拌等。
[0033]根据本专利技术的实施例，可以通过现有的技术方法确认产生的自由基为羟基自由基，具体包括：
[0034]通过电子顺磁共振波谱仪搭配自由基自旋捕获技术检测到，自旋捕获剂DMPO与羟基自由基加合物(DMPO
‑
·
OH)的超精细分裂常数值为：α
N
＝α
H
＝14.8G；
[0035]通过电子顺磁共振二级自旋捕获方法，进一步确定产生的自由基为羟基自由基。
[0036]根据本专利技术的实施例，本专利技术提供的一种可持续产生羟基自由基的方法中，水溶液包括自来水，蒸馏水，超纯水中的任意一种；EGCG水溶液中EGCG的质量浓度为2～100g/L。
[0037]根据本专利技术的实施例，在EGCG的质量浓度为2～100g/L的范围在光照条件下，均可持续产生羟基自由基。
[0038]根据本专利技术的实施例，光源包括太阳光光源或紫外光源。
[0039]根据本专利技术的实施例，太阳光光源可以为自然光源，也可以由全波段的氙灯模拟，紫外光源可以由能量集中于紫外光区的汞灯或紫外灯来模拟。
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种可持续产生羟基自由基的方法，包括：将表没食子儿茶素
‑3‑
没食子酸酯加至水溶液中混合均匀，得到表没食子儿茶素
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没食子酸酯水溶液；将所述表没食子儿茶素
‑3‑
没食子酸酯水溶液置于光源下，进行光照，通过光化学反应而持续产生羟基自由基。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述水溶液包括，自来水，蒸馏水，超纯水中的任意一种；所述表没食子儿茶素
‑3‑
没食子酸酯水溶液中所述表没食子儿茶素
‑3‑
没食子酸酯的质量浓度为2～100g/L。3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述光源包括太阳光光源或紫外光源。4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述太阳光光源的光照波长为300～1000nm；所述紫外光源的光照波长为10～400nm。5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述光照时间为0～200分钟；所述光照强度为50～300mW/cm2。6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述将所述表没食子儿茶素
‑3‑
没食子酸酯水溶液置于光...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘国瑞，覃琳钧，杨莉莉，郑明辉，杨毓珏，
申请(专利权)人：中国科学院生态环境研究中心，
类型：发明
国别省市：