專利名稱：一種催化降解水中全氟辛酸的裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型屬于環(huán)境工程水處理技術(shù)領(lǐng)域，是關(guān)于水體中持久性有機(jī)污染物全氟辛酸(PFOA)等全氟化合物的處理裝置，具體為一種基于VUV/Fe3+體系催化降解水中PFOA的裝置。
背景技術(shù)：
全氟化合物(PFCs )被廣泛應(yīng)用于紡織、造紙、包裝、農(nóng)藥、地毯、皮革、打磨地板、洗發(fā)香波和滅火泡沫等工業(yè)和民用領(lǐng)域。環(huán)境中存在的PFCs主要有全氟羧酸類、全氟磺酸類、全氟酰胺類及全氟調(diào)聚醇等，而全氟辛酸(PFOA)是目前應(yīng)用最廣泛的全氟有機(jī)物，它也是多種PFCs在環(huán)境中的最終轉(zhuǎn)化產(chǎn)物。其大量生產(chǎn)和使用已在全球生態(tài)系統(tǒng)中造成了非常嚴(yán)重的環(huán)境累積和持久性污染。PFOA具有非常穩(wěn)定的化學(xué)性質(zhì)，迄今為止，尚未發(fā)現(xiàn)它們在生物體內(nèi)降解的任何證據(jù)和相關(guān)報(bào)道，也沒有發(fā)現(xiàn)其任何自然降解的途徑。常規(guī)的高級氧化技術(shù)(如03、o3/uv、03/H202和H202/Fe2+)均不能使其有效降解。目前雖然不少研究者針對不同全氟類化合物開展了以生物降解、氧化還原、高溫焚燒等手段去除與回收技術(shù)方法的研究，但它們均不同程度地存在能耗較高、操作復(fù)雜、回收率低、二次污染等弊端。因此，目前關(guān)于PFCs的降解修復(fù)研究還處于起步階段，僅有少數(shù)的研究正在進(jìn)行，如超聲波、亞臨界體系、光催化體系降解效果較好，但條件要求較高，能耗大；光催化氧化體系反應(yīng)條件相對溫和，但脫氟過程緩慢且效率不高；光氧化體系則由于大量氧化劑的會導(dǎo)致二次污染和過高費(fèi)用的問題，都難用于實(shí)際廢水的處理。因此如何在溫和條件下實(shí)現(xiàn)PFOA的有效降解是急需解決的問題之
O

實(shí)用新型內(nèi)容本實(shí)用新型的目的在于提供一種基于VUV/Fe3+體系催化降解水中全氟辛酸(PFOA)的裝置，該體系在溫和條件下即可實(shí)現(xiàn)PFOA的高效降解，提高脫氟率，縮短反應(yīng)時(shí)間。本實(shí)用新型的目的通過以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)一種催化降解水中全氟辛酸的裝置，包括密閉遮光的隔箱及在隔箱內(nèi)設(shè)置的恒溫磁力攪拌器，以及置于攪拌器上用于盛裝含全氟辛酸廢水的反應(yīng)器，所述反應(yīng)器內(nèi)設(shè)有真空紫外燈，該反應(yīng)器由惰性材質(zhì)制得。優(yōu)選地，所述真空紫外燈連接電源的一端固定在反應(yīng)器上方，另一端伸入反應(yīng)器內(nèi)。優(yōu)選地，所述反應(yīng)器為由聚四氟乙烯制得的圓柱形器皿。優(yōu)選地，所述反應(yīng)器上設(shè)有取樣口，用于采樣分析。優(yōu)選地,步驟b)所述紫外燈能同時(shí)發(fā)射185nm和254nm的紫外光,其中185nm紫外光所占比例為12 15%。[0011]利用上述裝置降解水中全氟辛酸的方法，包括如下步驟a)將待處理的含全氟辛酸的廢水加入反應(yīng)器中，同時(shí)加入Fe3+作為催化劑，控制pH值在2 4之間，插入紫外燈，閉合隔箱；b)打開磁力攪拌器和紫外燈，紫外光與投加的Fe3+催化劑構(gòu)成VUV/Fe3+體系催化降解水中PF0A，整個反應(yīng)在恒溫、避光、攪拌的條件下反應(yīng)3 5小時(shí)，即可出水。優(yōu)選地，所述全氟辛酸與Fe3+的摩爾比為(I. O 2. O) :1。優(yōu)選地，所述Fe3+由FeCl3提供，反應(yīng)溶液中FeCl3濃度為O. 05mmol/L以下，濃度過高時(shí)會產(chǎn)生沉淀，影響降解效果。優(yōu)選地，步驟b)所述反應(yīng)溫度為20 40°C，攪拌速度120 200rpm。其中，pH為3 4時(shí)效果最佳,可根據(jù)水質(zhì)情況、經(jīng)濟(jì)性等確定實(shí)際pH。優(yōu)選地，對含有PFOA的受污染水體進(jìn)行預(yù)處理，濁度較高的水體需進(jìn)行過濾，降低水中懸浮物對紫外線的衰減作用。優(yōu)選地，待處理的受污染水體中PFOA的濃度范圍在5 90mg/L。本實(shí)用新型真空紫外燈使用時(shí)需閉合反應(yīng)器外的隔箱，防止紫外光對周圍操作人員造成傷害；紫外燈壽命對降解效果有直接的影響，脫氟效果下降明顯時(shí)需及時(shí)更換紫外燈；此外，氧化劑(如H2O2、K2S2O8等)會抑制該體系對PFOA的脫氟。本實(shí)用新型與現(xiàn)有技術(shù)相比，具有如下優(yōu)點(diǎn)I)本實(shí)用新型裝置的結(jié)構(gòu)簡單，充分發(fā)揮了紫外燈少量真空紫外線(波長185nm)的強(qiáng)分解作用與Fe3+在25·4nm紫外輻照下的光催化作用，實(shí)現(xiàn)了溫和條件下對PFOA的有效降解和脫氟。2)反應(yīng)條件簡單該VUV/Fe3+體系紫外燈功率為12w，為UV/Fe3+體系的1/2 ;體系無需外加氣源，一般光催化體系需外加氣源持續(xù)供氣，而本實(shí)用新型體系在反應(yīng)氣氛上無要求；該體系對溫度不敏感，反應(yīng)溶液pH值在2 4范圍內(nèi)即可實(shí)現(xiàn)高效降解，反應(yīng)條件較UV/Fe3+體系簡單。3)降解效果好在相同催化劑投加量條件下，本VUV/Fe3+體系的降解脫氟效果明顯好于UV/Fe3+體系，脫氟率較傳統(tǒng)方法最高可提升50%以上，脫氟速率加快，而投加的藥劑更少，成本較低。

圖I是本實(shí)用新型裝置的結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實(shí)施方式
下面結(jié)合實(shí)施例及附圖對本實(shí)用新型作進(jìn)一步詳細(xì)的描述，但本實(shí)用新型的實(shí)施方式不限于此。實(shí)施例I一種催化降解水中全氟辛酸的裝置，包括密閉遮光的隔箱I及在隔箱I內(nèi)設(shè)置的恒溫磁力攪拌器2，以及置于攪拌器2上用于盛裝含全氟辛酸廢水的反應(yīng)器3。所述反應(yīng)器3內(nèi)豎置有真空紫外燈5作為光源(發(fā)射185+254nm紫外光，其中185nm的VUV占12 15%)，并通過隔箱I外的紫外光電源6提供能量；真空紫外燈連接電源的一端固定在反應(yīng)器3上方，另一端伸入反應(yīng)器3內(nèi)。反應(yīng)器3是由聚四氟乙烯制得的圓柱形器皿，其上設(shè)有取樣口 4。處理含有PFOA的自來水，水樣原始pH為7. 3，PFOA濃度為15mg/L，F(xiàn)—濃度約為O(未檢出)，濁度較低，不需預(yù)處理，可直接進(jìn)行降解。利用該裝置降解水中PFOA的方法，包括如下步驟a)將待處理的含PFOA廢水加入反應(yīng)器3中，同時(shí)加入FeCl3溶液，濃度為
O.03mmol/ L，PF0A/FeCl3(摩爾比)為 I. 2:1，pH 值用 O. lmol/L NaOH 和 HCl 調(diào)節(jié)為 4，插入真空紫外燈5，閉合隔箱1，防止紫外光對周圍操作人員造成傷害；b)開啟磁力攪拌器2的電源，同時(shí)開啟紫外光電源6，反應(yīng)過程中磁力攪拌器2連續(xù)攪拌，在空氣中常壓下反應(yīng)，無外加氣源，反應(yīng)溫度由恒溫培養(yǎng)箱調(diào)控，體系在恒溫、避光、攪拌的條件下反應(yīng)4小時(shí)；c)關(guān)閉紫外光電源6，關(guān)閉磁力攪拌器2，反應(yīng)結(jié)束，出水，采用離子色譜檢測水中F—濃度，確定脫氟率。經(jīng)檢測，反應(yīng)后PFOA的降解率達(dá)到54%，而在相同摩爾比條件下，UV/Fe3+體系的脫氟率僅為35%，說明本實(shí)用新型的VUV/Fe3+體系對于PFOA具有良好的降解效果，可實(shí)現(xiàn)溫和條件下用更少催化劑投加量達(dá)到較高脫氟率。上述實(shí)施例為本實(shí)用新型較佳的實(shí)施方式，但本實(shí)用新型的實(shí)施方式并不受上述實(shí)施例的限制，其他的任何未背離本實(shí)用新型的精神實(shí)質(zhì)與原理下所作的改變、修飾、替代、組合、簡化，均應(yīng)為等效的置換方式，都包含在本實(shí)用新型的保護(hù)范圍之內(nèi)。
權(quán)利要求1.一種催化降解水中全氟辛酸的裝置，其特征在于，該裝置包括密閉遮光的隔箱及在隔箱內(nèi)設(shè)置的恒溫磁力攪拌器，以及置于攪拌器上用于盛裝含全氟辛酸廢水的反應(yīng)器，所述反應(yīng)器內(nèi)設(shè)有真空紫外燈，該反應(yīng)器由惰性材質(zhì)制得。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的裝置，其特征在于，所述真空紫外燈連接電源的一端固定在反應(yīng)器上方，另一端伸入反應(yīng)器內(nèi)。
3.根據(jù)權(quán)利要求I或2所述的裝置，其特征在于，所述反應(yīng)器是由聚四氟乙烯制得的圓柱形器皿。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的裝置，其特征在于，所述反應(yīng)器上設(shè)有取樣口。
5.根據(jù)權(quán)利要求I或2所述的裝置，其特征在于，所述紫外燈能同時(shí)發(fā)射185nm和254nm的紫外光，其中185nm紫外光所占比例為12 15%。
6.根據(jù)權(quán)利要求3所述的裝置，其特征在于，所述紫外燈能同時(shí)發(fā)射185nm和254nm的紫外光，其中185nm紫外光所 占比例為12 15%。
專利摘要本實(shí)用新型公開了一種催化降解水中全氟辛酸的裝置，該裝置包括密閉遮光的隔箱及在隔箱內(nèi)設(shè)置的恒溫磁力攪拌器，以及置于攪拌器上用于盛裝含全氟辛酸廢水的反應(yīng)器，所述反應(yīng)器內(nèi)設(shè)有真空紫外燈，該反應(yīng)器由惰性材質(zhì)制得。本實(shí)用新型裝置結(jié)構(gòu)簡單，實(shí)現(xiàn)了溫和條件下對PFOA的有效降解和脫氟，且投加的藥劑更少，成本較低。
文檔編號C02F1/32GK203159277SQ20132009956
公開日2013年8月28日 申請日期2013年3月5日 優(yōu)先權(quán)日2013年3月5日
發(fā)明者程建華, 胡勇有, 楊佘維, 梁小燕 申請人:華南理工大學(xué)