一种高效降解全氟化合物的方法
【技术领域】
[0001]本发明属于持久性污染物降解领域，更具体地说，涉及一种高效降解全氟化合物的方法。
【背景技术】
[0002]全氟化合物(PFCs)由于具有极好的热稳定性和化学稳定性，广泛应用于工业生产中，如高分子聚合物合成、造纸、纺织、电镀和防火阻燃等领域(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)。随着生产和使用的不断扩大，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)在环境中(水体、土壤、灰尘等)被广泛检出，甚至在人体的血清和母乳中都有较高浓度的检出(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)。这类物质属于持久性污染物，研究表明PFOA和PFOS会引起肝脏损伤，而且具有基因毒性、生殖毒性和致癌性。它们可以在食物链中富集，对人类与动物的健康产生巨大威胁(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]对于全氟化合物来说，由于C-F键的还原电位高(F+e——F—，Eo = 3.6V)，而且键能大，常规的化学和生物处理工艺均不能将其降解(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)。科研工作者提出了许多降解全氟化合物的方法，如电化学氧化、超声降解、光催化氧化、水合电子还原等(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)。在这些方法中，电化学氧化和水合电子还原具有较高的应用前景。研究表明，在电化学氧化降解中，全氟化合物可以在阳极快速降解并矿化。但是电化学方法的缺点也较为突出，即电极寿命短，降解过程要添加高浓度背景电解质。水合电子还原方法具有对全氟化合物降解彻底、脱氟效率高等优点。例如，中国专利申请号为200910051114.8，申请公开日为2010年11月17的专利申请文件公开了一种光还原脱氟降解全氟类化合物的方法，利用光照KI产生水合电子还原降解全氟化合物的方法，将全氟类化合物置于装有紫外灯的反应容器中，再经投料口将还原性物质投入到反应容器中，经紫外灯进行紫外照射，全氟类化合物与还原性物质进行降解脱氟反应，在最优条件下，对PFOA的降解接近100%，脱氟率在95%以上。但是该发明在降解全氟化合物的过程中需要厌氧条件，反应溶液要求为碱性，这在实际污染物处理中增加了处理成本，而且可操作性大大降低。因此，一种能够高效降解全氟化合物，且便于实际应用的好方法亟待被开发。
【发明内容】
[0004]1.要解决的问题
[0005]针对现有的全氟化合物降解技术存在反应条件苛刻、处理成本高、可操作性差等问题，本发明提供一种高效降解全氟化合物的方法，以有机蒙脱土为反应介质，在好氧条件下对PFCs进行降解。通过紫外光照吲哚乙酸来产生水合电子，通过对天然蒙脱土进行有机改性，大大增加了蒙脱土对PFCs和吲哚乙酸的吸附，使水合电子还原降解PFCs的反应在有机蒙脱土层间进行，不仅提高了水合电子的利用率，同时借助有机蒙脱土的特殊性质，抑制了溶液中氧气和氢离子对水合电子的消耗，从而实现在好氧和酸性条件下利用水合电子还原降解PFCs。蒙脱土作为环境中大量存在的粘土矿物，以它为反应介质投入环境中进行污染治理时，它的负电性使得层间的HDTMA阳离子并不会被释放，不会造成二次污染，而且吲哚乙酸是一种自然界中广泛存在的物质，因此该方法可以实现环境友好的目的。。
[0006]2.技术方案
[0007]为了解决上述问题，本发明所采用的技术方案如下:
[0008]一种高效降解全氟化合物的方法，其步骤为:
[0009](a)使用十六烷基三甲基溴化铵对蒙脱土进行有机改性得到有机蒙脱土；
[0010](b)将待降解的全氟化合物溶液和吲哚乙酸溶液混合均匀，然后加入有机蒙脱土搅拌得到混合溶液；
[0011](C)在好氧条件下，使用低压汞灯对步骤(b)中得到的混合溶液进行光照