专利名称：一种有机磷农药的快速降解的方法
技术领域：
本发明是属于有机磷农药的快速降解方法的改进，主要用于有机磷农药等有机污染物废水的净化及蔬菜和水果残留有机磷农药的去除。
背景技术：
农药对农业生产起到了巨大的作用。据不完全统计，全世界每年因使用农药而增加了3.0～3.5×108吨粮食。但农药的大量使用对生态环境产生很大的破坏性。因此，控制农药污染、保护生态环境已成为环境保护中的一个热点问题。目前有机磷农药仍是我国所使用农药的主流。蔬菜、水果、粮食等由于残留农药而对人类健康产生巨大的威胁。在农药降解方面国内外普遍采用生化处理法，但是当废水中存在一些对微生物有毒的物质时，则会引起污泥中的微生物中毒，故在生化处理前，往往还需要用化学法进行预处理或将高浓度农药废水稀释。其它方法如湿式氧化法则比较复杂，而且需要足够的处理规模；化学处理法费用较高，通常用于去除农药废水某些特定的有机污染物，而且处理后的废水还需再进行生物法治理；吸附法如采用活性炭的方法效果较好，但其价格昂贵，再生费用高，且吸附后若不妥善处理就会造成二次污染。近几年兴起的半导体催化光降解农药方法是利用紫外光激发纳米半导体材料(如TiO2，ZnO，CdS，WO3，SnO2和Fe2O3等)作为催化剂产生光生电子-空穴对，进而与H2O反应产生强氧化性的氢氧(·OH)自由基，将农药彻底氧化降解为H2O，CO2和PO43-等简单无机化合物，没有二次污染。特别是纳米半导体TiO2化学性质稳定、难溶无毒、作为理想的半导体光催化剂，在环境治理领域中已显示出广阔的应用前景。但如人们所知，光线对非透明物质的穿透能力都很低，一般只有几毫米，用紫外光结合纳米半导体TiO2催化剂处理浑浊或透明度很低的污水，特别是处理蔬菜、水果表面或表面下的残留农药，则紫外光的利用率是相当低的。因此，降解速度慢、降解率低。
发明内容
本发明就是针对上述问题，提供一种由超声波取代紫外光的对有机磷农药降解速度快、降解率高的方法。
本发明采用如下技术方案取纳米半导体二氧化钛(TiO2)催化剂的重量水溶性过氧化物助剂(例如，过氧化钾、过氧化钠)的重量比为0.5∶25制成水溶液，在超声波作用下降解有机磷农药。
本发明的有益效果对于水或其它连续介质，超声波的穿透能力一般都在5-25cm。利用超声波作为照射源，采用稳定无毒的纳米半导体二氧化钛作为催化剂，与超声波的协同作用降解有机磷农药。即把纳米半导体二氧化钛催化剂与有机磷农药废水混合，加入水溶性过氧化物助剂，开动超声波发生器，通过超声波的空化效应所带来的巨大能量来激发纳米半导体二氧化钛催化剂发挥其催化性能，从而在纳米二氧化钛催化剂表面形成高活性的·OH自由基。另外，由于纳米二氧化钛具有较强的吸附性，大量的农药有机物分子吸附在其表面，在活性·OH自由基作用下，吸附在纳米二氧化钛催化剂表面的农药污染物被氧化生成CO2，H2O以及其它如NO3-，SO42-，PO43-和卤素等简单无机离子，这些简单无机离子在超声波的作用下从纳米二氧化钛表面解吸并扩散到溶液中，而其它有机磷农药分子又开始了吸附、降解、解吸的动态循环，最终达到高效净化和去除农药的目的。
本发明所使用的纳米二氧化钛催化剂和水溶性过氧化物助剂具有来源广，无毒廉价，催化效率高等特点，同时此方法耗能低，能大大的节省能源，适合于以家用电器的形式上市并进入家庭。实验表明该方法处理效果好、成本低、简单易操作。
具体实施例方式实施例1利用纳米二氧化钛催化剂在超声波发生器作用下，加入水溶性过氧化物助剂，催化降解有机磷农药M1605。众所周知，M1605是一种典型且在农业生产中常见的农药杀虫剂，其大量、大范围的使用造成了蔬菜、水果、粮食等作物出现严重的农药残留现象，由于该残留农药自然降解周期较长，毒性较大，对人体危害较为严重，因此对其降解进行研究也势在必行。实验发现当M1605初始浓度为10-100mg/L，纳米二氧化钛催化剂加入量为50-500mg/L，水溶性过氧化物助剂加入量为250-500mg/L，初始pH值为5.00-7.50，超声波频率20-160kHz，功率为≤60W，20-60℃时，在5-10min内，降解率达到95-97％以上。如果M1605的初始浓度低于40mg/L时，则2-12min内达到100％。
实施例2利用纳米二氧化钛催化剂在超声波发生器作用下，加入水溶性过氧化物助剂，催化降解有机磷农药甲拌磷3911。众所周知，甲拌磷3911是一种常见的有机磷农药杀虫剂，主要用于防治土壤害虫及某些线虫。该农药毒性较大，且不易自然降解，在人体内不易被代谢排出。实验发现当甲拌磷3911初始浓度10-50mg/L，纳米二氧化钛催化剂加入量为50-250mg/L，水溶性过氧化物助剂加入量为125-750mg/L，初始pH值为7.00-9.50，超声波频率20-160kHz，功率为≤60W，20-60℃时，在10-20min内，降解率达到92-95％以上。如果甲拌磷3911的初始浓度低于20mg/L时，则3-15min内达到100％。
实施例3利用纳米二氧化钛催化剂在超声波发生器作用下，加入水溶性过氧化物助剂，催化降解有机磷农药马拉硫磷4049。马拉硫磷4049是一种具有高选择毒性的有机磷杀虫剂，主要用于防治蔬菜及果树上的害虫，也用于防治蚊蝇等。由于其在蔬菜及果树上的大量喷洒，造成蔬菜、水果上的农药残留。该毒性虽然不大，但在人体内长期的累积，进而使人体产生畸变从而导致病变。实验发现当马拉硫磷4049初始浓度为50-100mg/L，纳米二氧化钛催化剂加入量为40-100mg/L，水溶性过氧化物助剂加入量为100-1000mg/L，初始pH值为7.00-8.50，超声波频率20-80kHz，功率为≤60W，20-80℃时，在20min内，降解率达到98％以上。如果马拉硫磷4049的初始浓度低于30mg/L时，则3-12min内达到100％。
权利要求
1.一种有机磷农药的快速降解的方法，其特征在于取纳米半导体二氧化钛催化剂的重量∶水溶性过氧化物助剂的重量比为0.5∶25制成水溶液，在超声波作用下降解有机磷农药。
2.根据权利要求1所述的一种有机磷农药的快速降解的方法，其特征在于纳米二氧化钛催化剂量为50-500mg/L，水溶性过氧化物助剂量为250-500mg/L。
3.根据权利要求1所述的一种有机磷农药的快速降解的方法，其特征在于纳米二氧化钛催化剂量为50-250mg/L，水溶性过氧化物助剂量为125-750mg/L。
4.根据权利要求1所述的一种有机磷农药的快速降解的方法，其特征在于纳米二氧化钛催化剂量为40-100mg/L，水溶性过氧化物助剂量为100-1000mg/L。
全文摘要
一种有机磷农药的快速降解的方法是属于有机磷农药的快速降解方法的改进，主要用于有机磷农药等有机污染物废水的净化及蔬菜和水果残留有机磷农药的去除。本发明提供一种由超声波取代紫外光的对有机磷农药降解速度快、降解率高的方法。取纳米半导体二氧化钛(TiO
文档编号C02F1/32GK1752025SQ200410050460
公开日2006年3月29日 申请日期2004年9月20日 优先权日2004年9月20日
发明者王君 申请人:王君