一种定向去除水中难降解有机污染物方法

本发明属于光降解水中有机污染物，具体涉及一种定向去除水中难降解有机污染物方法。

背景技术：

1、对于难降解有机物的处理通常以氧化法为主，高级氧化法是利用具有强氧化能力的自由基，如羟基自由基(·oh)等。强氧化性的自由基可以将具有毒性的难降解有机物氧化降解为低毒或无毒的小分子物质。高级氧化法虽可以去除水体中的难降解有机物，但具有高氧化电位的氧化性自由基会与水体中常见的共存有机物发生无选择性反应，这些副反应不仅会竞争消耗去除污染物的氧化性自由基，更重要的是可能会生成有毒的副产物。

2、有机物可以吸收光子的能量，成键轨道和非成键轨道中的电子都有可能被激发到反键轨道中变成激发态分子，绝大多数有机光反应都是通过n→π*以及π→π*跃迁进行的，此时相应的吸收波长分别在可见光区和紫外光区，且有机物光化学反应的先决条件是有机物的吸收光谱要与被吸收光的光谱相适应，决定了利用紫外光(uv)对有机物的直接光解是针对性的处理工艺。用来发射uv的光源通常是汞蒸气灯，其在工程应用中具有许多缺点，例如，汞灯的使用和处置可能导致汞释放到环境中，对人类和环境健康构成风险。此外，水体中的难降解有机物的种类多样，每个有机物的最佳吸收波长也不相同，但汞灯的波长固定，在实际的处理过程中无法满足调节波长以降解不同有机物的要求。

3、紫外线发光二极管(uv-led)具有多种优点，包括无汞以及高能效、紧凑尺寸(无专用电路)、快速启动时间和长使用寿命等优点，但最重要的是uv-led可以调整发射的紫外光的波长，以此更好的选择性地降解某种难降解有机物。中国发明专利cn114853116a公开了一种uv-led双波长活化过氧化氢处理环嗪酮农药废水的方法，该方法采用侧壁设置有uv-led灯的处理器进行，将含环嗪酮农药废水通入处理器中，加入过氧化氢使其浓度达到4-8mm，开启uv-led灯，采用uv-led对废水进行照射，使过氧化氢产生羟基自由基，对水中的环嗪酮进行氧化的方法，但过氧化氢作为一种强氧化剂本身的运输与储存的要求十分严苛，会造成额外的费用，且使用额外的试剂也会使处理的成本提高。中国另一发明专利cn113651390a公开了一种用于uv-led处理含抗生素废水的光化学反应装置，采用了波长为275nm的led灯珠，对抗生素废水直接照射，进行抗生素的降解，该方法不添加额外的药品，具有绿色，价格低廉的优点，但仅使用275nm的紫外光会造成能够降解地抗生素的种类少，更有可能使得废水中的污染物并没有降解完全。

4、因此，对于难降解有机物的降解需要一种选择性强，效率高，费用省的处理工艺。uv-led灯可以根据目标有机污染物的最大吸收波长实时调整发射波长，使目标有机物在最大吸收波长下得到降解，发挥最大效率，实现更多种类难降解有机污染物的定向去除。同时，对于那些最大吸收波长不在uv-led灯发射波长范围内的有机污染物，可以采用185nm的真空紫外光在碱性缺氧环境下直接光解水产生还原性自由基，如h·和eaq-，在碱性缺氧环境下还原性自由基可以更加稳定地存在且产量更高，更易使污染物得到降解，这些自由基可以攻击难降解有机物的c-c键和c-x键使其降解，可以增加污染物降解的种类。

技术实现思路

1、本发明针对现有技术存在的问题，提供了一种定向去除水中难降解有机污染物方法。

2、为实现上述目的，本发明采用的技术方案如下：

3、一种定向去除水中难降解有机污染物方法，所述方法包括确定降解有机污染物溶液的波长，同步进行uv-led灯照射、搅拌。

4、优选地，所述有机污染物溶液的波长不在200-320nm范围时，uv-led灯的波长调整为185nm。

5、优选地，所述有机污染物源自医疗、造纸或者纺织行业产生的废水，所述波长是通过紫外分光光度计进行全波段扫描确定。

6、优选地，所述有机污染物的浓度为4-100mg/l。

7、优选地，所述有机污染物溶液的温度为20-30℃。

8、优选地，所述确定降解有机污染物溶液的波长后，需将有机污染物溶液通入处理器，并通氮气，所述通氮气的时间为20-30min。

9、优选地，所述uv-led灯的功率为5-30w。

10、优选地，所述照射的时间为3-30min。

11、优选地，所述搅拌的转速为500-1000rpm。

12、优选地，所述uv-led灯的波长调整为185nm时，需调整有机污染物溶液的ph为8-10和溶解氧浓度≤1mg/l。

13、本发明还提供了上述方法在降解水中有机污染物中的应用。

14、相对于现有技术，本发明具有以下有益效果：

15、(1)本发明采用的原位光解技术，不需要额外的药剂，可以利用难降解有机物的吸收波长进行直接光解，使紫外光的利用率最大化，同时避免了药剂的二次污染，具有成本低廉、绿色环保的优点。

16、(2)本发明利用200-320nm范围紫外光的uv-led，对在此波长范围有吸收的难降解有机物进行直接光解，大大地增加了降解的有机物种类，且对于吸收波长不在200-320nm的难降解有机物来说，185nm波长的紫外光可以直接光解水产生还原性自由基，包括eaq-、h·，其标准还原电位分别为-2.9v和-2.3v反映了其还原能力。

技术特征：

1.一种定向去除水中难降解有机污染物的方法，其特征在于，所述方法的步骤包括确定降解有机污染物溶液的波长，同步进行uv-led灯照射、搅拌，所述有机污染物溶液的波长不在200-320nm范围时，uv-led灯的波长调整为185nm。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述有机污染物源自医疗、造纸或者纺织行业产生的废水，所述波长是通过紫外分光光度计进行全波段扫描确定。

3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述有机污染物的浓度为4-100mg/l。

4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述有机污染物溶液的温度为20-30℃。

5.根据权利要求1-4任一项所述的方法，其特征在于，所述确定降解有机污染物溶液的波长后，需将有机污染物溶液通入处理器，并通氮气，所述通氮气的时间为20-30min。

6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述uv-led灯的功率为5-30w。

7.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述照射的时间为3-30min。

8.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述搅拌的转速为500-1000rpm。

9.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述uv-led灯的波长调整为185nm时，需调整有机污染物溶液的ph为8-10和溶解氧浓度≤1mg/l。

10.一种如权利要求1-9任一项所述的方法在降解水中有机污染物中的应用。

技术总结
本发明属于光降解水中有机污染物技术领域，具体涉及一种定向去除水中难降解有机污染物方法。其方法是先确定有机污染物溶液的最大吸收波长，再将有机污染物溶液通入UV光解处理器中，最后开启UV‑LED灯并依据最大吸收波长调整光源波长，同步进行照射、搅拌，即得。本发明利用200‑320nm范围和185nm紫外光的UV‑LED，对在200‑320nm波长范围内有吸收的难降解有机物进行直接光解，而对于吸收波长不在200‑320nm的难降解有机物，采用185nm波长的紫外光可以直接光解水产生还原性自由基，用于上述有机物的高级还原降解，增加了降解的有机物种类，且本发明不需要额外的药剂，成本低廉，绿色环保，适合大规模推广应用。

技术研发人员：丁养城,樊雨行,冯华军,夏伊静,陈儒雅,董双菁
受保护的技术使用者：浙江工商大学
技术研发日：
技术公布日：2024/2/1