專利名稱：有機(jī)化合物的分解方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種有機(jī)化合物的分解方法，該方法對(duì)環(huán)境具有較小的負(fù)擔(dān)，并具有高的分解速率和優(yōu)選的組分含量。
最近，許多物質(zhì)可能成為引起新的環(huán)境問題的環(huán)境激素，例如作為塑料原料的雙酚A，塑料中含有的作為增塑劑的鄰苯二甲酸酯，拉圾燃燒時(shí)產(chǎn)生的二噁英，以及從工廠和家庭中排放的作為表面活性劑的壬基苯酚。
大量上述有機(jī)化合物已經(jīng)混入環(huán)境大氣、水和土壤中。這些化學(xué)化合物不容易在生態(tài)系統(tǒng)中分解。因此，預(yù)計(jì)這些化合物通過水循環(huán)和食物鏈將長(zhǎng)時(shí)間廣泛擴(kuò)散到整個(gè)世界中。這被認(rèn)為給大氣、水和土壤帶來污染，會(huì)影響人類身體。為了解決該問題，強(qiáng)烈要求一種純化上述有機(jī)化合物的技術(shù)。
為了純化上述有機(jī)化合物，已經(jīng)提出了一種通過土壤中的微生物分解有機(jī)物質(zhì)的所謂生物整治法，以及用超臨界水分解水中所含的有機(jī)化合物的方法，如在日本專利公開98-84947中所描述的。
但是，生物整治法存在有機(jī)化合物的分解速率慢，且必需連續(xù)供給微生物養(yǎng)分直至完成有機(jī)化合物的分解的問題。有機(jī)化合物分解完成之后，微生物死體的殘留仍是個(gè)問題。此外，采用超臨界水分解水中有機(jī)化合物的方法需要大規(guī)模的設(shè)備和大量的能量，且因?yàn)榈头纸饽芰Χ荒茉趯?shí)踐中實(shí)施。
因此，本發(fā)明的目的在于提供一種有機(jī)化合物的分解方法，該方法具有較好的分解效率和優(yōu)選的組分含量，并對(duì)環(huán)境具有較小的負(fù)擔(dān)。
本發(fā)明的有機(jī)化合物分解方法采用抗壞血酸和/或抗壞血酸鹽與氧氣一起分解有機(jī)化合物。
眾所周知，抗壞血酸和抗壞血酸鹽是維生素C，其可由自然界獲取且是無害的。因此，通過使用它們，可以分解有害的有機(jī)化合物，而不會(huì)對(duì)環(huán)境產(chǎn)生無用的負(fù)擔(dān)。
此外，有機(jī)化合物的分解是通過采用上述物質(zhì)與氧氣一起而顯著促進(jìn)的。也就是說，該方法提供了高的分解效率，并能應(yīng)用于大量有機(jī)化合物的分解。此外，分解操作非常簡(jiǎn)單，無需任何大規(guī)模的設(shè)備、大量的能量或復(fù)雜的管理。


圖1表示在用L-抗壞血酸鈉處理之前雙酚A水溶液中所含的組分。
圖2表示在用L-抗壞血酸鈉處理之后雙酚A水溶液中所含的組分。
現(xiàn)在說明本發(fā)明的實(shí)施方案。應(yīng)當(dāng)注意在給出關(guān)于有機(jī)化合物分解的解釋時(shí)，本發(fā)明并不限于用作例子的有機(jī)化合物。
本發(fā)明的有機(jī)化合物的分解方法采用抗壞血酸和/或抗壞血酸鹽與氧氣一起施用于所要處理的有機(jī)化合物。
此處，氧氣可直接吹至抗壞血酸和/或抗壞血酸鹽以及有機(jī)化合物中。但是，為了增加有機(jī)化合物的分解效率和分解量，優(yōu)選采用氧氣與抗壞血酸和/或抗壞血酸鹽以及有機(jī)化合物一起溶解在溶液中的方法，或采用氧氣和空氣吹入含抗壞血酸和/或抗壞血酸鹽以及有機(jī)化合物的溶液中的方法。
此外，當(dāng)考慮到操作便捷性時(shí)，優(yōu)選加入抗壞血酸鹽如鈉鹽。抗壞血酸和抗壞血酸鹽可從天然物質(zhì)中提取或合成。應(yīng)當(dāng)注意，從天然物質(zhì)中提取的抗壞血酸可含有其它組分，但它們不會(huì)引起特別的問題。
對(duì)于有機(jī)化合物所要加入的抗壞血酸和抗壞血酸鹽的量根據(jù)有機(jī)化合物的量和所需的分解效率而改變。但是，優(yōu)選約1/1000～1000倍于有機(jī)化合物的量，更優(yōu)選約1/100～100倍。
此外，此處所用的氧氣可以是氧氣瓶中供給的氧氣，或可以是空氣中含有的氧氣，或可以是溶液中含有的氧氣。應(yīng)當(dāng)注意，當(dāng)氧氣量增加時(shí)，分解效率和有機(jī)化合物的分解量也隨之增加。此外，當(dāng)氧氣溶解在溶液中時(shí)，例如當(dāng)氧氣濃度增加，如增加至飽和濃度時(shí)，分解效率和有機(jī)化合物的分解量也隨之增加。
此外，分解溫度優(yōu)選為約-20℃～120℃，更優(yōu)選為約0℃～60℃，且最優(yōu)選為約20℃～40℃。當(dāng)溫度超過120℃時(shí)，需要大量的能量用于分解有機(jī)化合物。此外，當(dāng)溫度低于-20℃時(shí)，分解速率急劇降低。應(yīng)當(dāng)注意分解的pH值優(yōu)選為約pH4～pH11。
此處，所要分解的有機(jī)化合物不限于特定的化合物，但芳香化合物尤其易于分解，如壬基苯酚、雙酚A、二噁英、多氯聯(lián)苯、多溴聯(lián)苯、烷基苯、烷基苯衍生物、烷基酚、烷基酚衍生物、鄰苯二甲酸酯、二苯甲酮、二苯甲酮衍生物、苯甲酸、鹵代苯衍生物、甲酚、甲酚衍生物、芳族氨基酸(如苯基丙氨酸)、含芳環(huán)的農(nóng)用化學(xué)品、含芳環(huán)的樹脂(如聚苯乙烯、ABS樹脂、PET、PC、酚醛樹脂、環(huán)氧樹脂、聚苯醚、低分子量的聚苯醚、聚苯醚衍生物等)、含芳環(huán)的染料、芳香劑等。
應(yīng)當(dāng)注意當(dāng)上述有機(jī)化合物暴露于水中所含的抗壞血酸和/或抗壞血酸鹽和氧氣中時(shí)，即通過水，較之直接暴露于抗壞血酸和/或抗壞血酸鹽和氧氣，它們可以以更高的分解效率和更高的分解量分解。
此外，當(dāng)上述有機(jī)化合物存在于氣體中時(shí)，優(yōu)選在施用抗壞血酸和/或抗壞血酸鹽以及氧氣時(shí)，氣體中的有機(jī)化合物溶解于水溶液中。
如上所述，通過將抗壞血酸和/或抗壞血酸鹽和氧氣一起施用于有機(jī)化合物，該有機(jī)化合物被分解。因此，可以采用具有高分解效率和高分解量以及對(duì)環(huán)境負(fù)荷小的方法分解對(duì)環(huán)境有害的有機(jī)化合物。此外，在有機(jī)化合物中，特別是那些具有芳環(huán)的有機(jī)化合物可被分解。
此外，當(dāng)分解上述有機(jī)化合物時(shí)，優(yōu)選加入至少一種過氧化氫溶液、臭氧、銨、無機(jī)堿、無機(jī)堿鹽、無機(jī)酸、無機(jī)酸鹽、卟啉和金屬卟啉。
應(yīng)當(dāng)注意上述物質(zhì)所要加入的量根據(jù)所要分解的有機(jī)化合物的類型和濃度以及分解期間的溫度而變化。但是，所要加入的量相對(duì)于抗壞血酸和/或抗壞血酸鹽優(yōu)選約1/100～100倍，更優(yōu)選約1/10～10倍。
因此，通過加入上述物質(zhì)，有機(jī)化合物的分解效率和分解量增加了。
此外，當(dāng)分解有機(jī)化合物時(shí)，優(yōu)選施加光。當(dāng)施加光時(shí)，有機(jī)化合物的分解效率和分解量增加了。
如上所述，本發(fā)明的有機(jī)化合物的分解方法能夠以高分解效率和高分解量以及低能量和對(duì)環(huán)境負(fù)擔(dān)小來分解有害的有機(jī)化合物，所述有機(jī)化合物包含在家庭廢水、工業(yè)廢水、處理后的廢水、海洋、河流、土壤、廢氣、垃圾、堆肥等中。此外，可以分解含芳環(huán)的有機(jī)化合物。
因此，本發(fā)明能夠促進(jìn)廢水處理和使垃圾改變?yōu)槎逊?，凈化土壤和大氣，從而凈化環(huán)境，利于地球的生態(tài)。
此外，因?yàn)楸景l(fā)明提供了高分解效率和高分解量，所以可以分解大量有機(jī)化合物。該分解操作非常簡(jiǎn)便，不需要大規(guī)模的設(shè)備、大量的能量或復(fù)雜的管理。
下面，在應(yīng)用上述有機(jī)化合物的分解方法時(shí)，給出了關(guān)于有機(jī)化合物的分解效率和分解量的具體實(shí)施例的解釋。
實(shí)施例1首先，將雙酚A加入到10mM氫氧化鈉水溶液中，使之濃度為2mM。其次，將L-抗壞血酸鈉加入到該溶液中，使之濃度為100mM。進(jìn)而，該溶液經(jīng)空氣鼓泡4小時(shí)。
然后，用高效液相色譜(HPLC)檢測(cè)上述溶液中含有的化合物以及未進(jìn)行上述處理的雙酚A溶液中含有的化合物。此處，向每個(gè)溶液加入作為內(nèi)標(biāo)液體的苯甲酸溶液，該苯甲酸溶液具有溶解在相同量的水和乙醇混合物中的預(yù)定濃度。
未進(jìn)行上述處理的雙酚A溶液的HPLC分析得到如圖1所示的苯甲酸的峰1和雙酚A的峰2。另外，在圖2中得到了經(jīng)過上述處理的雙酚A溶液的HPLC分析結(jié)果，其中雙酚A的峰2降低，這意味著75％的雙酚A被分解。
此外，除了苯甲酸的峰1和雙酚A的峰2之外，觀察到了其它峰。這些峰被認(rèn)為是雙峰A的分解反應(yīng)得到的產(chǎn)物。
實(shí)施例2首先，加入所要溶解的壬基酚氧化乙烯，使之濃度為5mM。應(yīng)當(dāng)注意壬基酚氧化乙烯是一種表面活性劑。然后，向該溶液加入濃度為20mM的L-抗壞血酸鈉。進(jìn)而，該溶液經(jīng)空氣鼓泡6小時(shí)。此處，水溫設(shè)定為40℃。結(jié)果，發(fā)現(xiàn)52％的壬基酚氧化乙烯被分解。
實(shí)施例3首先，十二溴二苯醚溶解在親水有機(jī)溶劑中，向其中加入少量水得到濃度為0.01mM。然后，向該溶液加入L-抗壞血酸鈉和過氧化氫溶液，得到濃度為0.01mM。進(jìn)而，該溶液經(jīng)空氣鼓泡12小時(shí)。此處，水溫設(shè)定為室溫。結(jié)果，發(fā)現(xiàn)63％的十二溴二苯醚被分解。
實(shí)施例4首先，鄰苯二甲酸二乙酯的水溶液溶解在親水有機(jī)溶劑中，向其中加入少量水達(dá)到濃度為0.05mM。然后，向該溶液加入L-抗壞血酸鈉達(dá)到濃度為0.01mM。進(jìn)而，該溶液經(jīng)空氣鼓泡6小時(shí)，同時(shí)通過高壓汞燈向該溶液施加光輻射。此處，水溫設(shè)定為室溫。結(jié)果，發(fā)現(xiàn)84％的鄰苯二甲酸二乙酯的水溶液被分解。
實(shí)施例5首先，將兩個(gè)條形聚乳酸分析樣埋入土壤中。一個(gè)順其自然，另一個(gè)用L-抗壞血酸鈉水溶液噴射，然后向含該樣品的土壤中鼓入空氣3天。結(jié)果，經(jīng)過L-抗壞血酸鈉處理的條形聚乳酸通過分解顯著變形。
實(shí)施例6在加入L-抗壞血酸鈉達(dá)到50ppm濃度之后，將陽(yáng)離子絮凝劑加入到經(jīng)空氣自然干燥的污染土壤和不經(jīng)過空氣自然干燥的污染土壤中。然后，每個(gè)土壤樣本進(jìn)行脫水作用。應(yīng)當(dāng)注意，所述污染土壤是家庭垃圾中的土壤。結(jié)果，發(fā)現(xiàn)用L-抗壞血酸鈉處理過的污染土壤的脫水比未經(jīng)處理的土壤快1.5倍。此外，脫水后的塊狀物的量要小2.5％。
實(shí)施例7首先，向有色染料廢水中加入L-抗壞血酸鈉和鎂卟啉。此處加入L-抗壞血酸鈉達(dá)到20ppm的濃度，且加入鎂卟啉達(dá)到1ppm的濃度。然后空氣鼓泡2小時(shí)。結(jié)果，促進(jìn)了染料廢水的脫色。
實(shí)施例8首先，向含80ppm有機(jī)碳(OC)和30ppm過氧化氫溶液的半導(dǎo)體工業(yè)廢水中加入L-抗壞血酸鈉，以達(dá)到5ppm濃度。然后空氣鼓泡1小時(shí)。結(jié)果，有機(jī)碳和過氧化氫溶液的濃度變?yōu)榈扔诨蛐∮?0ppm。
實(shí)施例9首先，在處理設(shè)備中將L-抗壞血酸鈉水溶液噴灑到家庭垃圾上。然后充分?jǐn)嚢枥?，使氧氣混入垃圾中。結(jié)果，與現(xiàn)有技術(shù)相比，分解速率增加了兩倍。
實(shí)施例10采用超臨界水分解有機(jī)化合物。此處，加入濃度為有機(jī)化合物濃度1/10的L-抗壞血酸鈉。應(yīng)當(dāng)注意，溶解的氧氣存在于超臨界水中。結(jié)果，有機(jī)化合物的分解速率增加了兩倍。
實(shí)施例11采用超臨界水分解有機(jī)化合物。此處，加入濃度為有機(jī)化合物濃度1/10的L-抗壞血酸鈉。應(yīng)當(dāng)注意，溶解的氧氣存在于超臨界水中。結(jié)果，有機(jī)化合物的分解速率增加了兩倍。
從上述說明清晰可知，本發(fā)明的有機(jī)化合物的分解方法能以高分解效率和高分解量以及對(duì)環(huán)境負(fù)擔(dān)小來分解有機(jī)化合物，所述有機(jī)化合物包含在家庭廢水、工業(yè)廢水、處理這些廢水后的剩余物質(zhì)、在海洋、河流、土壤、廢氣、垃圾、堆肥等中。因此，可以促進(jìn)廢水處理和垃圾堆肥化，并凈化土壤和廢氣，從而促進(jìn)環(huán)境的凈化，有利于保持地球的生態(tài)環(huán)境。
此外，因?yàn)榉纸庑屎头纸饬渴禽^好的，所以本發(fā)明也能應(yīng)用于大量有機(jī)化合物的分解。另外，分解操作非常簡(jiǎn)便，不需要大規(guī)模的設(shè)備、大量的能量或復(fù)雜的管理。
權(quán)利要求
1．一種有機(jī)化合物分解方法，其采用抗壞血酸和/或抗壞血酸鹽分解有機(jī)化合物。
2．如權(quán)利要求1所述的有機(jī)化合物分解方法，其中抗壞血酸和/或抗壞血酸鹽以其水溶液的形式使用。
3．如權(quán)利要求1所述的有機(jī)化合物分解方法，其中有機(jī)化合物具有芳環(huán)。
4．如權(quán)利要求1所述的有機(jī)化合物分解方法，其中至少一種選自過氧化氫溶液、臭氧、銨、無機(jī)堿、無機(jī)堿鹽、無機(jī)酸、無機(jī)酸鹽、卟啉和金屬卟啉的物質(zhì)也用于分解有機(jī)化合物。
5．如權(quán)利要求1所述的有機(jī)化合物分解方法，其中分解反應(yīng)在施加光輻射的同時(shí)進(jìn)行。
6．一種有機(jī)化合物分解方法，其采用抗壞血酸和/或抗壞血酸鹽與氧氣一起用于分解有機(jī)化合物。
7．如權(quán)利要求6所述的有機(jī)化合物分解方法，其中抗壞血酸和/或抗壞血酸鹽以其水溶液的形式使用。
8．如權(quán)利要求6所述的有機(jī)化合物分解方法，其中有機(jī)化合物具有芳環(huán)。
9．如權(quán)利要求6所述的有機(jī)化合物分解方法，其中至少一種選自過氧化氫溶液、臭氧、銨、無機(jī)堿、無機(jī)堿鹽、無機(jī)酸、無機(jī)酸鹽、卟啉和金屬卟啉的物質(zhì)也用于分解有機(jī)化合物。
10．如權(quán)利要求6所述的有機(jī)化合物分解方法，其中分解反應(yīng)在施加光輻射的同時(shí)進(jìn)行。
11．一種有機(jī)化合物分解方法，其在施加光輻射的同時(shí)，采用抗壞血酸和/或抗壞血酸鹽與氧氣一起用于分解有機(jī)化合物。
12．如權(quán)利要求11所述的有機(jī)化合物分解方法，其中抗壞血酸和/或抗壞血酸鹽以其水溶液的形式使用。
13．如權(quán)利要求11所述的有機(jī)化合物分解方法，其中有機(jī)化合物具有芳環(huán)。
14．如權(quán)利要求11所述的有機(jī)化合物分解方法，其中至少一種選自過氧化氫溶液、臭氧、銨、無機(jī)堿、無機(jī)堿鹽、無機(jī)酸、無機(jī)酸鹽、卟啉和金屬卟啉的物質(zhì)也用于分解有機(jī)化合物。
全文摘要
抗壞血酸和/或抗壞血酸鹽與氧氣一起作用于有機(jī)化合物。或者,在用氧氣進(jìn)行化學(xué)作用的期間施加光輻射,以提高有機(jī)化合物的分解效率,并得到更好的分解量。這減少了因有機(jī)化合物分解而引起的對(duì)環(huán)境的負(fù)荷。
文檔編號(hào)A62D3/00GK1319442SQ0110337
公開日2001年10月31日 申請(qǐng)日期2001年1月12日 優(yōu)先權(quán)日2000年1月12日
發(fā)明者稻垣靖史 申請(qǐng)人:索尼公司