專利名稱：一種雙酚類廢水的強化處理方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種含雙酚類物質廢水的選擇性強化處理方法。
背景技術：
雙酚類物質是生產聚碳酸酯、環(huán)氧樹脂、酚醛樹脂、聚丙烯酸酯及牙齒密封劑等的主要化工原料，在化工、輕工、電子、機電、儀表、建筑工業(yè)和食品工業(yè)有著廣泛的用途，它們可以在生產和使用過程通過各種途徑進入環(huán)境，然而這是一類典型的環(huán)境內分泌干擾物，進入人體和動物體內后，可導致機能障礙，如生殖障礙、發(fā)育異常、某些免疫系統(tǒng)和神經(jīng)系統(tǒng)的疾病，近年來已引起學術界和公眾的極大關注，因此合理而又安全地處理這類物質對人類有著重要的現(xiàn)實意義，目前處理這一類物質傳統(tǒng)的方法有化學氧化法、電化學氧化法、物理吸附法、生物降解等方法，而這些方法在處理時間、效率及成本等方面都存在一定的問題，如生物方法主要是利用微生物的代謝作用，因此處理時間長，而且降解效率不高，化學氧化和電化學氧化的處理成本相對較高，物理吸附方法只能使污染物由一種狀態(tài)轉移到另一種狀態(tài)，而不能根本解決這類物質的處理問題，因此需要一種高效、簡單、經(jīng)濟而又安全的處理方法，而近些年來發(fā)展起來的光化學方法為解決環(huán)境中有毒有害的難降解持久性有機物的處理提供了良好的解決途徑。
分子識別技術主要涉及主體(或受體)對客體(或底物)的選擇性結合并產生某種特定功能的過程。而β-環(huán)糊精是第二代超分子主體化合物的代表，它的應用和研究一直倍受人們的關注，環(huán)糊精內部空腔具有疏水性，而腔外羥基具有親水性，使其在水中具一定的溶解度。環(huán)糊精的特殊的分子空洞結構，往往能使一些疏水性的且尺寸相匹配的有機分子進入空腔形成主客體包結物，環(huán)糊精的分子識別過程涉及到范德華力、疏水作用力、偶極-偶極、誘導偶極-偶極、靜電力和氫鍵等多種非共價鍵力的協(xié)同作用，目前已被廣泛應用于醫(yī)藥、食品、印染、化學分離與分析、農業(yè)、環(huán)保等領域。在環(huán)境保護領域中，由于環(huán)糊精及其衍生物本身的分子特性及分子識別功能而被用于促進疏水性的有機污染物的溶解、有毒污染物的水解和生物代謝，吸除空氣中污染物，控制污染源的釋放。本專利技術主要將β-環(huán)糊精的分子識別技術融合到光化學技術領域，用于選擇性地強化處理一些環(huán)境中的有毒有害物質。

發(fā)明內容
本發(fā)明就是針對上述問題提供一種雙酚類廢水的選擇性強化處理方法，用該方法處理雙酚類廢水既經(jīng)濟，又方便、高效，而且無二次污染。
本發(fā)明提供的技術方案是一種針對雙酚類廢水的選擇性強化處理方法，先利用β-環(huán)糊精(β-cyclodextrin，β-CD)對雙酚類廢水中雙酚類物質的分子識別作用，將β-環(huán)糊精加入含雙酚類物質的廢水中，β-環(huán)糊精的投加量按與雙酚類物質質量濃度5∶1～10∶1的投加方式進行投加，然后將其直接置于紫外光下，在紫外光照射下對雙酚類物質進行光降解，在光降解過程中將混合液pH值控制在4.0-9.0之間，雙酚類物質濃度最好控制在0.1～1.0g/L。
上述紫外光光源可采用λ為200～280nm的紫外滅菌燈，雙酚類廢水在紫外光下光照時間一般為30-60分鐘。
本發(fā)明主要利用β環(huán)糊精對雙酚類物質的分子識別作用而導致雙酚類物質在進入β環(huán)糊精的腔體內后由于分子間非共價鍵的作用使雙酚類物質本身的一些結構性參數(shù)發(fā)生明顯變化。雙酚類物質的分子構型有平面和非平面兩種構型，其中分子結構屬于平面構型的物質有二甲基己烯雌酚(DES)、二乙基己烯雌酚(DMS)、4，4’二羥基二苯乙烯(DHS)等。而屬于非平面構型的物質有雙酚A(BPA)、雙酚B(BPB)、雙酚C(BPC)、雙酚E(BPE)、雙酚F(BPF)、雙酚AF(BPAF)、四甲基雙酚A(TMBPA)、四溴雙酚A(TBBPA)、四氯雙酚A(TCBPA)、雙酚AP(BPAP)、雙酚S(BPS)、雙酚P(BPP)等。雙酚類物質通過分子識別作用與β-環(huán)糊精形成穩(wěn)定的1∶1包結物，通過計算機分子模擬技術可知對于非平面構型的雙酚類物質其分子是部分進入β-環(huán)糊精的腔體的，而對于平面構型的雙酚類物質其分子絕大部分被包埋在β-環(huán)糊精的腔體內。通過分子模擬計算可發(fā)現(xiàn)，對于非平面構型的雙酚類物質在經(jīng)分子識別后其分子結構參數(shù)鍵長由于分子間非共價鍵的作用而被明顯拉長，鍵能也相應被削弱，從而導致其在紫外光照下更容易降解，而且通過計算機模擬技術還可以發(fā)現(xiàn)對于非平面構型的雙酚類物質在被β環(huán)糊精識別后，分子是部分進入β環(huán)糊精腔體且其反應中心在位置上比較接近β環(huán)糊精的二級羥基(在紫外光照下可被激活)。從而可以使得非平面構型雙酚類物質在分子識別后光降解效率可以得到明顯提高。而另一方面對于平面構型的雙酚類物質，通過分子識別作用，其分子絕大部分被β環(huán)糊精所包埋，因此β環(huán)糊精對于這類雙酚類物質的光降解相反起一定的抑制作用。
綜上所述，本發(fā)明提供的方法可選擇性適用于分子結構為非平面構型的雙酚類物質的強化處理，通過試驗可知，β-環(huán)糊精的加入可以選擇性地提高分子結構為非平面構型的雙酚類物質的光降解效率40-60％，反應速率可以提高2.3-11.0倍。而且該方法還具有經(jīng)濟、簡單、高效、無二次污染的突出特點。


附圖是計算模擬得出的雙酚類物質與β環(huán)糊精形成包結物的構型。
具體實施例方式
下面通過實施例對本發(fā)明進行進一步闡明，所列實施例僅在于說明本發(fā)明而決不限制本發(fā)明.
實施例1在含雙酚A(bisphenol A，BPA)100mg/L的模擬水樣中加入β環(huán)糊精，其含量為500mg/L，光反應溶液的pH在7.0左右，在紫外光下光照30分鐘，雙酚A經(jīng)分子識別后的光降解率可以提高60％，反應速率常數(shù)可以提高11.0倍。
實施例2在含雙酚E(bisphenol E，BPE)100mg/L的模擬水樣中加入β環(huán)糊精，加入量為530mg/L，光反應溶液的pH在7.0左右，在紫外光下光照60分鐘，雙酚E經(jīng)分子識別后的光降解率可以提高55％，反應速率常數(shù)可以提高5.4倍。
實施例3在含雙酚F(bisphenol F，BPF)100mg/L的模擬水樣中加入β環(huán)糊精，加入量為570mg/L，光反應溶液的pH在7.0左右，在紫外光下光照60分鐘，雙酚F經(jīng)分子識別后的光降解效率可以提高40％，反應速率常數(shù)可以提高2.3倍。
實施例4在含己烯雌酚(Diethylstilbestrol，DES)的100mg/L)的模擬水樣中加入β環(huán)糊精，加入量為600mg/L，在pH7.0左右，在紫外光下光照60分鐘，經(jīng)分子識別后DES的光降解效率要降低20％，反應速率常數(shù)降低1.5倍。
附圖是計算模擬得出的雙酚類物質與β環(huán)糊精形成包結物的構型。
附圖中球型結構圖代表的是雙酚類物質的分子結構，而棍狀結構圖代表的是β環(huán)糊精的分子結構，(a)為BPA/β-CD、(b)為BPE/β-CD、(c)為BPF/β-CD、(d)為DES/β-CD。從圖中可以看到對于非平面構型的雙酚類物質其分子是部分進入β-環(huán)糊精的腔體的，而對于平面構型的雙酚類物質其分子絕大部分被包埋在β-環(huán)糊精的腔體內，因此，對于非平面構型的雙酚類物質在被β環(huán)糊精識別后，光降解效率可以得到明顯提高，而對于平面構型的雙酚類物質在通過分子識別作用后其分子絕大部分被β環(huán)糊精所包埋，因此β環(huán)糊精對于這類雙酚類物質的光降解相反起一定的抑制作用。
權利要求
1.一種雙酚類廢水的強化處理方法，其特征是先利用β-環(huán)糊精對雙酚類廢水中雙酚類物質的分子識別作用，將β-環(huán)糊精加入含雙酚類物質的廢水中，β-環(huán)糊精的投加量按與雙酚類物質質量濃度5∶1～10∶1的投加方式進行投加，然后將其直接置于紫外光下，在紫外光照射下對雙酚類物質進行光降解，在光降解過程中將混合液pH值控制在4.0-9.0之間。
2.根據(jù)權利要求1所述的雙酚類廢水的強化處理方法，其特征是光降解過程中，雙酚類物質的濃度控制在0.1～1.0g/L。
3.根據(jù)權利要求1所述的雙酚類廢水的強化處理方法，其特征是光降解反應過程中，采用的光源是λ為200～280nm的紫外滅菌燈。
4.根據(jù)權利要求1所述的雙酚類廢水的強化處理方法，其特征是紫外光下光照時間為30-60分鐘。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種雙酚類廢水的選擇性強化處理方法，在含雙酚類物質的廢水中加入一定量的β－環(huán)糊精(β－cyclodextrin，β－CD)，通過分子識別的作用，廢水中的雙酚類物質可與β－環(huán)糊精形成穩(wěn)定的包結物，在常溫，常壓下利用紫外燈為光源，直接進行光降解，β－環(huán)糊精的投加量按與雙酚類物質質量濃度5∶1～10∶1的方式進行投加，β－環(huán)糊精的加入可以選擇性地提高分子結構為非平面構型的雙酚類物質的光降解效率40－60％，反應速率可以提高2.3－11.0倍。本發(fā)明可適用于分子結構為非平面構型的雙酚類物質的強化處理，該方法經(jīng)濟、簡單、高效而且無二次污染。
文檔編號C02F1/32GK1778704SQ200510019609
公開日2006年5月31日 申請日期2005年10月18日 優(yōu)先權日2005年10月18日
發(fā)明者王光輝, 吳峰, 張旭, 鄧南圣 申請人:武漢大學