一种铁碳微电解和光降解两段法协同降解全氟辛酸的方法
【技术领域】
[0001]本发明属于环境工程水处理技术领域，是关于水体中持久性有机污染物全氟辛酸(PFOA)等全氟化合物的处理方法，具体为一种基于铁碳微电解-VUV/Fenton体系降解水中全氟辛酸(PFOA)的方法。
【背景技术】
[0002]全氟化合物(PFCs)被广泛应用于化学工业、机械工业、纺织业、造纸工业等行业。而全氟磺酸及全氟辛酸(PFOA)是目前应用最广泛的全氟有机物，也是多种PFCs在环境中的最终转化产物。其大量生产和使用已在全球生态系统中造成了严重的环境累积和持久性污染。
[0003]PFOA化学性质十分稳定，至今尚未发现它们在生物体内降解的证据和相关报道，也没有发现其任何自然降解的研宄。一些常规的高级氧化技术(如03、o3/uv、03/H202和H202/Fe2+)均不能使其有效降解。目前虽然不少研宄者针对不同全氟类化合物开展了以生物降解、氧化还原、高温焚烧等手段去除与回收技术方法的研宄，但它们均不同程度地存在降解效率低、速率慢、能耗高、回收率低、二次污染等弊端。因此，目前关于PFCs的修复研宄还处于发展阶段，降解技术也主要为实验研宄，应用较少。因此如何实现PFOA的有效降解是亟需解决的问题之一。
【发明内容】
[0004]本发明的目的在于提供一种基于铁碳微电解-VUV/Fenton两段法协同促进水中全氟辛酸脱氟的装置和方法，该体系可实现PFOA的良好脱氟作用。
[0005]本发明的目的通过以下技术方案实现:
[0006]一种基于铁碳微电解-VUV/Fenton两段法协同降解全氟辛酸的装置，该装置由铁碳微电解反应装置和光降解反应装置两部分组成。
[0007]所述铁碳微电解反应装置，包括用于盛装含PFOA的水溶液、活性炭和碳粉的铁碳微电解反应器及设有的搅拌桨。该反应器由惰性材质制得。
[0008]所述光降解反应装置，包括密闭遮光的隔箱及在隔箱内设置的恒温磁力搅拌器，以及置于搅拌器上用于盛装铁碳微电解装置出水的反应器，所述反应器内设有真空紫外灯，该反应器由惰性材质制得。
[0009]所述真空紫外灯连接电源的一端固定在反应器上方，另一端伸入反应器内。
[0010]一种铁碳微电解和光降解两段法协同降解全氟辛酸的方法，包括如下步骤:
[0011]a)活性炭的预处理:利用所要处理的全氟辛酸溶液浸泡活性炭24小时，用超纯水冲洗干净，晾干待用；
[0012]b)将待处理的全氟辛酸水溶液(没有浸泡过活性炭的PFOA溶液)加入铁碳微电解反应器，同时加入铁粉和预处理后的活性炭，控制反应初始pH值在2?4之间，在室温、搅拌的条件下反应I小时，出水；
[0013]c)铁碳微电解反应器出水经抽滤后进入光降解反应器，同时加入H2O2作为氧化剂，控制PH值在2?4之间，插入真空紫外灯；在恒温、搅拌的条件下反应3?5小时，即可出水。
[0014]所述活性炭投加量为7.5?17.5g/L，铁粉投加量为2.5?12.5g/L。
[0015]所述活性炭投加量为12.5g/L，铁粉投加量为7.5g/L，铁碳微电解反应器和光降解反应器中pH均为3时，PFOA脱氟效果最佳，可根据水质情况、经济性等确定实际反应条件。。
[0016]所述H2O2的浓度为 0.45 ?2.25g/L。
[0017]所述真空紫外灯的功率为8W，且能同时发射185nm和254nm的紫外光。
[0018]所述铁碳微电解反应器和光降解反应器由聚四氟乙烯制得，其上设有取样管。
[0019]所述搅拌速率均为200r/min。
[0020]本发明不需对含有PFOA的受污染水体进行预处理。紫外灯使用时需闭合反应器外的隔箱，防止紫外光对周围操作人员造成伤害。投加氧化剂H2O2对体系起促进作用，该促进作用通过氧化剂提高光催化剂的再生速率及增加体系中氧浓度实现。
[0021]本发明与现有技术相比，具有如下优点:
[0022]I)本发明方法工艺简单，光降解反应过程充分发挥了铁碳微电解作用、光降解反应中的直接光解作用(VUV)和光催化降解作用(UV/Fenton)，实现了 PFOA的有效降解和脱
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[0023]2)反应条件简单:该体系紫外灯功率为8W ;体系无需外加气源，一般光催化体系需外加气源持续供气，而本发明体系在反应气氛上无要求；该体系对温度不敏感，反应溶液pH值在2?4范围内即可实现有效脱氟，反应条件较简单。
[0024]3)不需外加Fe3+:光降解阶段直接利用铁碳微电解产生的Fe 2+，既有Fenton氧化降解作用，又同时达到了直接光解和光催化降解作用。
[0025]4)降低毒性:本体系可以缩短全氟化合物的碳链长度，降低其毒性，减少残留物，其有毒中间产物较光催化体系大为减少，有利于修复PFOA污染的环境。
【附图说明】
[0026]图1是本发明铁碳微电解反应装置的结构示意图。
[0027]图2是本发明光降解反应装置的结构示意图。
【具体实施方式】
[0028]下面结合实施例及附图对本发明作进一步详细的描述，但本发明的实施方式不限于此。
[0029]实施例1
[0030]一种铁碳微电解-VUV/Fenton两段法协同降解水中全氟辛酸的方法(铁碳微电解)，该方法由铁碳微电解反应和光降解反应两部分组成。铁碳微电解反应装置，包括搅拌桨I及盛装含全氟辛酸水溶液的反应器3，搅拌桨I置于反应器3中间。所述反应器3是由聚四氟乙烯制得的圆柱形器皿，其上设有取样管2，反应器3中水溶液4是由全氟辛酸水溶液、活性炭以及铁粉组成。光降解反应装置，包括定时恒温磁力搅拌器10和光降解反应器9，所述光降解反应器9置于定时恒温磁力搅拌器10之上。光降解反应器9中放置紫外灯7，所述紫外灯7竖置于光降解反应器9内部。所述反应器9是由聚四氟乙烯制得的圆柱形器皿，其上设有取样管5。
[0031]所述紫外灯的功率为8W，且能同时发射254nm和185nm的紫外光。
[0032]处理含PFOA的超纯水，水样原始pH为4.6，PFOA浓度为10mg/L，F—浓度约为O (未检出)，不需预处理，可直接进行降解。
[0033]利用该装置降解水中PFOA的方法，本实施例中不开启紫外灯，即使用铁碳微电解降解PFOA，包括如下步骤:
[0034]a)对活性炭进行预处理，称取定量的活性炭，在所要处理的PFOA溶液中浸泡24小时，用超纯水冲洗干