專利名稱：一種廢輪胎膠粉中多環(huán)芳烴的降解方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及廢輪胎膠粉中多環(huán)芳烴的降解方法，具體地說是一種在紫外光作用下，用T^2降解廢輪胎膠粉中多環(huán)芳烴的方法。
背景技術(shù)：
實現(xiàn)廢橡膠資源的環(huán)保高效綜合利用，對于緩解我國橡膠資源短缺，降低廢橡膠環(huán)境污染具有重要的戰(zhàn)略意義。將廢橡膠粉碎成不同目數(shù)的膠粉，從而替代原生橡膠、生產(chǎn)再生膠、作為浙青或混凝土改性劑等使用，是廢橡膠的幾種主要綜合利用方式，占我國廢橡膠綜合利用的95%以上。隨著世界各國環(huán)保標(biāo)準(zhǔn)的不斷提升，對各種橡膠制品中多環(huán)芳烴的含量規(guī)定越來越嚴(yán)格，使得各種廢橡膠制品由于多環(huán)芳烴普遍超標(biāo)的原因，面臨極大困
^Mi ο多環(huán)芳烴是指2個或2個以上苯環(huán)結(jié)構(gòu)以線狀、角狀或簇狀排列的稠環(huán)化合物，是一類數(shù)量最多、分布最廣的環(huán)境致癌物，占已知致癌物的1/3以上，大量來自于工業(yè)生產(chǎn)和加工過程(如焦炭、炭黑和煤焦油的生產(chǎn)、有機(jī)物不完全燃燒、原油及其衍生物的精煉和分餾等)。水、廢氣和土壤中多環(huán)芳烴的降解研究近年成為環(huán)境科學(xué)領(lǐng)域的研究熱點，所采用的方法主要有生物降解法和催化降解法。其中紫外光照射下半導(dǎo)體光催化降解多環(huán)芳烴的過程被證明是高效的綠色過程。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明提供一種簡便、高效、無二次污染的廢輪胎膠粉中多環(huán)芳烴的光催化降解技術(shù)。本發(fā)明采用的技術(shù)方案為將不同粒徑的橡膠粉分散在反應(yīng)介質(zhì)中，加入TiO2光催化劑和雙氧水，置于帶攪拌裝置的紫外光照反應(yīng)箱中。橡膠粉占體系的質(zhì)量百分比為 5% -50%, TiO2的加入量占橡膠粉質(zhì)量的0. 1% -10%，雙氧水(30% )加入量為橡膠粉質(zhì)量的0-100%，紫外光波長為210-365nm，樣品距光源5-20cm，光照強(qiáng)度為0-10000 μ W/cm2， 溫度為20-50°C，光照時間1-200小時。所述TiA光催化劑為銳鈦礦型、金紅石型及兩者任意比例的混合相。所述TiA的加入量占橡膠粉質(zhì)量的0. -10%。所述反應(yīng)介質(zhì)包括水、乙醇、甲醇、橡膠軟化油等溶劑及任意比例的混合液。所述紫外光的波長范圍為210-365nm，主波長為2Mnm或365nm，光照強(qiáng)度為 0-10000 μ W/cm2。所述橡膠粉的粒徑為10-80目，橡膠粉來源為廢輪胎粉碎，其18種多環(huán)芳烴的總量為 50-1000mg/kg。所述18種多環(huán)芳烴包括萘、苊烯、苊、芴、菲、蒽、熒蒽、芘、苯并(g，h，i)茈、茚并 (1,2,3-cd)芘、屈、苯并(a)蒽、苯并(b)熒蒽、苯并(k)熒蒽、苯并(a)芘、二苯并(a, h) 蒽、苯并(e)芘、苯并(j)熒蒽。
本發(fā)明具有如下優(yōu)點1.實現(xiàn)廢輪胎膠粉中多環(huán)芳烴的高效、無二次污染降解。采用紫外光催化的方式降解廢輪胎膠粉中的多環(huán)芳烴，不僅效率高、速度快，在幾天時間內(nèi)能夠?qū)崿F(xiàn)大部分多環(huán)芳烴的催化降解直至礦化。同時少量添加的T^2作為橡膠中的常見添加劑，對橡膠粉不產(chǎn)生
二次污染。2.保持橡膠性能及良好的可加工性。選取的反應(yīng)介質(zhì)盡量避免橡膠的溶脹，同時又對多環(huán)芳烴具有較好的溶解性。保持了橡膠的基本性能和良好的可加工性，使橡膠粉的應(yīng)用不受影響。3.易于操作和工業(yè)化應(yīng)用。本發(fā)明所采用的處理工藝簡單，成本低廉，易于操作， 可實現(xiàn)工業(yè)化應(yīng)用。
具體實施例方式下面通過實施例進(jìn)一步描述本發(fā)明的特征，但本發(fā)明并不局限于下述實例。實施例1取3g廢輪胎橡膠粉06目)和0. 03g P25 二氧化鈦催化劑分散于30mL乙醇中。 將反應(yīng)液置于帶塞石英管中，并向其中加入ImL雙氧水(30%)。將石英管在高壓汞燈的照射下攪拌48小時，紫外光的峰值波長為365nm，照射距離為10cm，光照強(qiáng)度為1800 μ ff/cm2, 反應(yīng)溫度為40°C。反應(yīng)完成后，過篩網(wǎng)收集橡膠粉，并用蒸餾水充分洗滌、晾干。各稱取0. 5g處理前后的廢輪胎膠粉，置于20mL甲苯中。在60°C下將樣品放入超聲波水浴中萃取1小時，然后冷卻至室溫。取部分萃取溶液，通過氣相色譜-質(zhì)譜定量定性分析。處理前沈目廢輪胎膠粉中18種多環(huán)芳烴的總量為123.3mg/kg，其中苯并(a)芘的含量為5.%ig/kg。處理后廢輪胎膠粉中18種多環(huán)芳烴的總量為18.%ig/kg，其中苯并(a) 芘的含量為1. lmg/kg。經(jīng)過處理，廢輪胎膠粉中18種多環(huán)芳烴的降解率為85. 08%，苯并 (a)芘的降解率為79.63%。實施例2取3g廢輪胎橡膠粉06目)和0. 03g P25 二氧化鈦催化劑分散于15mL乙醇和 15mL水的混合液中。將反應(yīng)液置于帶塞石英管中，并向其中加入ImL雙氧水(30%)。將石英管在高壓汞燈的照射下攪拌48小時，紫外光的峰值波長為365nm，照射距離為10cm，光照強(qiáng)度為180(^1八!112，反應(yīng)溫度為401。反應(yīng)完成后，過篩網(wǎng)收集橡膠粉，并用蒸餾水充分洗滌、晾干。各稱取0. 5g處理前后的廢輪胎膠粉，置于20mL甲苯中。在60°C下將樣品放入超聲波水浴中萃取1小時，然后冷卻至室溫。取部分萃取溶液，通過氣相色譜-質(zhì)譜定量定性分析。處理前沈目廢輪胎膠粉中18種多環(huán)芳烴的總量為123.3mg/kg，其中苯并(a)芘的含量為5. %ig/kg。處理后廢輪胎膠粉中18種多環(huán)芳烴的總量為38. lmg/kg，其中苯并(a) 芘的含量為2.6mg/kg。經(jīng)過處理，廢輪胎膠粉中18種多環(huán)芳烴的降解率為69. 10%，苯并 (a)芘的降解率為51.85%。實施例3取3g廢輪胎橡膠粉06目)和0. 03g銳鈦礦型二氧化鈦分散于15mL乙醇和15mL 水的混合液中，并加入2. 5g橡膠軟化油。將反應(yīng)液置于帶塞石英管中，并向其中加入1. 5mL雙氧水(30% )。將石英管在高壓汞燈的照射下攪拌48小時，紫外光的峰值波長為365nm， 照射距離為10cm，光照強(qiáng)度為1800μ W/cm2，反應(yīng)溫度為40°C。反應(yīng)完成后，過篩網(wǎng)收集橡膠粉，并用蒸餾水充分洗滌、晾干。各稱取0. 5g處理前后的廢輪胎膠粉，置于20mL甲苯中。在60°C下將樣品放入超聲波水浴中萃取1小時，然后冷卻至室溫。取部分萃取溶液，通過氣相色譜-質(zhì)譜定量定性分析。處理前沈目廢輪胎膠粉中18種多環(huán)芳烴的總量為123.3mg/kg，其中苯并(a)芘的含量為5. %ig/kg。處理后廢輪胎膠粉中18種多環(huán)芳烴的總量為34. 6mg/kg，其中苯并(a) 芘的含量為2. lmg/kg。經(jīng)過處理，廢輪胎膠粉中18種多環(huán)芳烴的降解率為71. 94%，苯并 (a)芘的降解率為61. 11%。實施例4取3g廢輪胎橡膠粉06目)和0. 03g P25 二氧化鈦催化劑分散于15mL乙醇和 15mL水的混合液中。將反應(yīng)液置于帶塞石英管中，并向其中加入1.5mL雙氧水(30%)。將石英管在高壓汞燈的照射下攪拌48小時，紫外光的峰值波長為365nm，照射距離為10cm，光照強(qiáng)度為100(^1/(^2，反應(yīng)溫度為401。反應(yīng)完成后，過篩網(wǎng)收集橡膠粉，并用蒸餾水充分洗滌、晾干。各稱取0. 5g處理前后的廢輪胎膠粉，置于20mL甲苯中。在60°C下將樣品放入超聲波水浴中萃取1小時，然后冷卻至室溫。取部分萃取溶液，通過氣相色譜-質(zhì)譜定量定性分析。處理前沈目廢輪胎膠粉中18種多環(huán)芳烴的總量為123.3mg/kg，其中苯并(a)芘的含量為5. %ig/kg。處理后廢輪胎膠粉中18種多環(huán)芳烴的總量為89. lmg/kg，其中苯并(a) 芘的含量為3.9mg/kg。經(jīng)過處理，廢輪胎膠粉中18種多環(huán)芳烴的降解率為27. 74%，苯并 (a)芘的降解率為27. 78%。實施例5取3g廢輪胎橡膠粉06目)和0. 03g金紅石型二氧化鈦催化劑分散于15mL乙醇和15mL水的混合液中。將反應(yīng)液置于帶塞石英管中，并向其中加入ImL雙氧水(30% )。將石英管在高壓汞燈的照射下攪拌48小時，紫外光的峰值波長為365nm，照射距離為10cm，光照強(qiáng)度為180(^1八!112，反應(yīng)溫度為401。反應(yīng)完成后，過篩網(wǎng)收集橡膠粉，并用蒸餾水充分洗滌、晾干。各稱取0. 5g處理前后的廢輪胎膠粉，置于20mL甲苯中。在60°C下將樣品放入超聲波水浴中萃取1小時，然后冷卻至室溫。取部分萃取溶液，通過氣相色譜-質(zhì)譜定量定性分析。處理前沈目廢輪胎膠粉中18種多環(huán)芳烴的總量為123.3mg/kg，其中苯并(a)芘的含量為5. %ig/kg。處理后廢輪胎膠粉中18種多環(huán)芳烴的總量為32. :3mg/kg，其中苯并(a) 芘的含量為2. ;3mg/kg。經(jīng)過處理，廢輪胎膠粉中18種多環(huán)芳烴的降解率為73. 80%，苯并 (a)芘的降解率為57.41%。
權(quán)利要求
1.一種采用TiO2光催化劑催化降解廢輪胎膠粉中多環(huán)芳烴的方法，具體的說是將不同目數(shù)的廢輪胎膠粉分散在反應(yīng)介質(zhì)中，加入TW2光催化劑和雙氧水。置于帶攪拌裝置的紫外光照反應(yīng)箱中。橡膠粉占體系的質(zhì)量百分比為5% "50%,TiO2的加入量占橡膠粉質(zhì)量的 0. 1^-10%,雙氧水(30%)加入量為橡膠粉質(zhì)量的0-100%，紫外光波長為210-365nm，樣品距光源5-20cm，光照強(qiáng)度為0-10000 μ W/cm2，溫度為20_50°C，光照時間1-200小時。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述廢輪胎膠粉中多環(huán)芳烴的降解方法，其特征在于所述TiO2光催化劑為銳鈦礦型、金紅石型及兩者任意比例的混合相，TiO2的加入量占橡膠粉質(zhì)量的 0. 1% -10%。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述廢輪胎膠粉中多環(huán)芳烴的降解方法，其特征在于所述反應(yīng)介質(zhì)包括水、乙醇、甲醇、橡膠軟化油等溶劑及任意比例的混合液。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述廢輪胎膠粉中多環(huán)芳烴的降解方法，其特征在于所述紫外光的波長范圍為210-365nm，主波長為2Mnm或365nm，光照強(qiáng)度為0-10000 μ W/cm2。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述廢輪胎膠粉中多環(huán)芳烴的降解方法，其特征在于所述橡膠粉的粒徑為10-80目，橡膠粉來源為廢輪胎粉碎，其18種多環(huán)芳烴的總量為50-1000mg/kg。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述廢輪胎膠粉中多環(huán)芳烴的降解方法，其特征在于所述18種多環(huán)芳烴包括萘、苊烯、苊、芴、菲、蒽、熒蒽、芘、苯并(g，h，i)茈、茚并(l，2，3-cd)芘、屈、苯并 (a)蒽、苯并(b)熒蒽、苯并(k)熒蒽、苯并(a)芘、二苯并(a，h)蒽、苯并(e)芘、苯并(j) 熒蒽。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種采用TiO2光催化劑催化降解廢輪胎膠粉中多環(huán)芳烴的方法。該方法將不同目數(shù)的廢輪胎膠粉分散在反應(yīng)介質(zhì)中，加入TiO2光催化劑和雙氧水，置于紫外光下進(jìn)行多環(huán)芳烴降解的過程。TiO2的加入量占橡膠粉質(zhì)量的0.1％-10％，紫外光波長為210-365nm，光照強(qiáng)度為0-10000μW/cm2，溫度為20-50℃，光照時間1-200小時。本發(fā)明易于操作，多環(huán)芳烴降解率高，無二次污染，同時保持橡膠性能及良好的可加工性，可實現(xiàn)工業(yè)化生產(chǎn)。
文檔編號C08J11/04GK102161775SQ20111000917
公開日2011年8月24日 申請日期2011年1月17日 優(yōu)先權(quán)日2011年1月17日
發(fā)明者于凱, 劉雙喜, 董艷玲 申請人:南開大學(xué)