一种以可见光-电联合催化降解水中全氟辛烷磺酸的方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种以可见光-电联合催化降解水中全氟辛烷磺酸的方法，详言之，通过光化学和电化学联用的方法去除水中全氟化合物的方法，主要采用光照条件下进行电极催化去除目标污染物，主要涉及了水中全氟化合物去除的一种新型方法。
【背景技术】
[0002]全氟化合物(Perfluorochemicals PFCs)作为一种重要的工业原料，具有疏油、疏水特性，在近几十年内被广泛应用到纺织、造纸、农药、洗发香波等行业，是一种广泛存在的表面活化剂。在各种全氟化合物中最为典型的两种为全氟辛烷磺酸(PFOS)和全氟辛酸(PFOA)，这两种化合物也是多种全氟化合物的最终转化产物。目前PFOS已经被列入OSPAR公约(东北大西洋环境保护委员会)的优先控制化合物名单中。2005年联合国环境署将PFOS和PFOA列入“关于持久性有机污染物的斯德哥尔摩公约”持久性有机污染物候选名单。全氟化合物中的C-F键具有极高的化学键能(约为110kcal/mol)，其稳定性好，不易被降解，可经受很强的热、光照、化学、生物等作用，同时可以随食物链在生物体内不断富集和放大，对生物体造成危害。对全氟化合物的毒理研宄表明，其具有诱发肝中毒、发育毒性、免疫毒性、内分泌干扰及潜在的致癌性的危害。在目前的研宄报道中，去除水体中PF0S/PF0A等全氟化合物的主要手段包括超声裂解和长时间的紫外光照射，Chad等在2008年提出通过超声和热裂解可将PF0S/PF0A基本完全去除，但由于实验条件限制，没有很好的应用前景，其他全氟化合物的处理方法比较常见主要包括超声裂解、光化学、电化学等，但由于成本高，条件限制大均没有得到很好的发展。
[0003]光催化技术是污水处理方法中的一种新工艺，由于其具有条件温和，降解能力强，节约能源等优点而得到广泛的关注。但是光催化反应的降解效率主要取决于光生电子和空穴的复合率，在一般的光催化反应中，由于光生电子和空穴的复合率较高，大大限制了光催化的降解效率。光电协同催化是在光催化技术的基础上发展起来的一项新型技术，它通过阳极的偏压作用，将阳极上的光生电子移走，从而减少了电子-空穴的复合率，大大提高了反应效率，使有机污染物得到彻底的矿化。目前的光电催化主要集中对于染料、氯代有机物、甲酸、苯胺等有机污染物的降解研宄上。K.Vinodgopal等首次以固定化Ti02/Sn0j莫作为光阳极对偶氮染料进行了光电催化降解的研宄，表明偶氮染料在光电催化体系中能被迅速脱色并降解。王柱等利用光电催化处理水溶性染料废水，在4min中脱色率达到95%以上。对于有机氯代物的降解研宄集中在对于氯酚类物质的研宄上，K.Vinodgopal等利用水溶液中4-氯酚的光电化学反应阐明了反应原理和电助光催化技术的可行性。李景印等采用Sol-Gel法制备了纳米T12/导电玻璃薄膜电极，以上述电极为工作电极，研宄了 2，4-二氯苯酚溶液的光催化和光电催化降解行为。
【发明内容】
[0004]本发明的目的在于提供一种以可见光-电联合催化降解水中全氟辛烷磺酸的方法，采用可见光-电化学催化联用技术进行处理，具有一定的可操作性和较低的成本。
[0005]本发明提供一种以可见光-电联合催化降解水中全氟辛烷磺酸的方法，其特征在于，包括以下步骤:利用光催化剂在可见光下催化降解水中全氟化合物的步骤；加入电极后通电，使其发生电化学反应的步骤。
[0006]本发明所述的以可见光-电联合催化降解水中全氟辛烷磺酸的方法，其特征在于，所述光催化剂为Sr掺杂beta-氧化秘光催化剂。
[0007]本发明所述的以可见光-电联合催化降解水中全氟辛烷磺酸的方法，其特征在于，所述电流密度选自0.25?5.0mA/cm2的范围。
[0008]本发明所述的以可见光-电联合催化降解水中全氟辛烷磺酸的方法，其特征在于，所述光催化剂的含量为lg/L。
[0009]本发明所述的以可见光-电联合催化降解水中全氟辛烷磺酸的方法，其特征在于，通电前需先在避光条件下超声5分钟以上，使所述可见光催化剂充分分散。
[0010]本发明还提供一种悬浮式光电催化反应装置，其特征在于，用于本发明的第一方面所述的以可见光-电联合催化降解水中全氟辛烷磺酸的方法。
[0011]本发明的技术创新在于:
[0012]1.提供一种新型处理技术，为水体全氟化合物的去除提供一个新的思路；
[0013]2.操作简单，同时电化学实验中电流密度较小，能耗较低；
[0014]3.通过不同参数的调节，为实际水体中全氟化合物的去除提供一定的理论依据。
【附图说明】
[0015]图1示出悬浮式光电催化反应装置的工作原理图；
[0016]图2a、图2b、图2c示出用于可见光-电化学催化降解水中全氟化合物的反应装置的构造图；
[0017]图3a和图3b为实施例中所采用Sr掺杂beta-氧化铋光催化剂的扫描电子显微镜(SEM)图；
[0018]图4为实施例中所采用Ti/Sn02-Sb电极的扫描电子显微镜(SEM)图；
[0019]图5为不同条件下PF0S/PF0A的去除效果对比图。
【具体实施方式】
[0020]下面，将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行详细的描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
[0021]需要说明的是，在本文中，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。
[0022]在本发明中，图1示出悬浮式光电催化反应装置的工作原理图；图2a、图2b、图2c示出用于可见光-电化学催化降解水中全氟化合物的反应装置的构造图；图3a和图3b为实施