CN103239827A - 溴硼酸钾在光催化下对氯酚类污染物脱氯的方法 - Google Patents

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本发明涉及一种溴硼酸钾在光催化下对氯酚类污染物脱氯的方法，该方法以氯酚类污染物，在溴硼酸钾的存在下，分别在紫外可见光（波长范围320-780nm）及紫外光（254nm）照射下对其进行脱氯，在5分钟内，脱氯的效率可达100%，通过紫外可见光谱仪、高效液相色谱仪及离子色谱仪分析，发现该类氯酚最终降解为苯酚及含氯的溶液。本发明所述方法操作工艺简单，成本低，能高效、快速的用于氯代芳烃中的脱氯，对环境保护方面具有良好的前景。

Description

溴硼酸钾在光催化下对氯酚类污染物脱氯的方法
技术领域
本发明涉及一种溴硼酸钾在光催化下对氯酚类污染物脱氯的方法。
背景技术
氯酚类有机物是重要的有机化工原料，用于精细化工、农药、造纸和医药工业，也被广泛的用作杀除草剂、防腐剂、杀菌剂、溶剂等。另外在引用水的加氯消毒过程中可能产生氯酚及其衍生物，部分氯酚不可避免的释放到自然环境中，氯酚类有机污染物具有致癌、致畸、致突变的特性，能够危及在水生生物的生长和繁殖，氯酚类杀虫剂等环境化学物质会影响胚胎发育。由于氯酚本身的芳环结构和氯代原子的存在而具有很强的毒性以及抗生物降解能力，同时氯原子的存在会抑制苯环裂解酶的活性从而增加了其抗生物能力。因此，在氯酚的降解过程中最主要的限速步骤是氯取代基的去除，即脱氯，其中，副产物盐酸很容易去除，而苯酚则可以回收利用。苯酚是重要的有机化工原料，相对于氯酚来说它对环境的污染要小，因此将氯酚脱氯形成苯酚多年来已经成为环境研究中的重要课题。
由于氯酚结构稳定，对多氯酚的脱氯和去除方法的研究引起科学界和工程技术界的广泛关注,主要的处理方法有吸附法、混凝法、萃取法、化学氧化法、光化学氧化法、超声化学法氢解电离辐射高级氧化技术技术等，这种传统的物理、生化或者化学氧化法进行处理，难以达到满意的降解效果。而光催化氧化技术降解氯酚类污染物已成为当前环境污染控制研究领域中最为活跃的研究热点之一。
关于无机溴硼酸钾K3B6O10Br的使用在专利号为200910113203.0中已有报道。但其主要是作为溴硼酸钾在非线性光学晶体中的应用，如作为制备非线性光学器件，包括制作倍频发生器、上或下频率转换器和光参量振荡器。但是该专利尚未涉及到溴硼酸钾材料在光催化下对氯酚类污染物脱氯方面的应用。
发明内容
本发明的目的是提供一种溴硼酸钾在光催化下对氯酚类污染物脱氯的方法，该方法以氯代苯酚为污染物，在溴硼酸钾的存在下，分别在紫外可见光（波长范围320-780 nm）及紫外光（254nm）照射下对氯酚类污染物进行降解，在5分钟内，脱氯的效率可达100%，通过紫外可见光谱仪及高效液相色谱仪分析，该氯酚类污染物最终降解为苯酚及含氯的溶液。本发明操作工艺简单，成本低，能高效、快速的用于氯代芳烃中的脱氯，对环境保护方面具有良好的前景。
本发明所述的一种溴硼酸钾在光催化下针对氯酚类污染物脱氯的方法，按下列步骤进行：
a、将氯酚溶解在甲醇中，配制成浓度为10g/L的溶液，在溶液中加水稀释至浓度为10-2000mg/L，然后置于超声波中处理60min，使其为均一稳定的溶液；
b、在避光条件下，将20-1000mg的溴硼酸钾粉末加入步骤a得到的溶液中，搅拌30-60分钟，移取4mL置于离心管内,避光保存；
c、将步骤b中的剩余溶液体系在发光的氙灯下辐照，温度保持室温25℃，剩余溶液体系距氙灯出口10cm，氙灯光斑直径为50mm,每隔1 min取样4mL；
d、将取出的样品离心后，取上清液测试紫外可见吸收光谱、高效液相色谱及离子色谱，分析污染物的降解效率及降解中间产物。
骤a中的氯酚为4-氯酚，2,4-二氯酚或2,4,6-三氯酚。
步骤d中，氙灯在发射波长为320-780nm,能量密度为1658 mw/cm2，在254nm下，能量密度为1218 mw/cm2，间隔取样的时间为0.5min。
本发明中含氯酚类采用市售的原料。
本发明所述的一种溴硼酸钾在光催化下针对氯酚类污染物脱氯的方法，即将一定浓度的代表性氯酚污染物在不同波长及能量的氙灯照射下，随着时间的变化，使氯酚类污染物脱氯形成苯酚及Cl-。
附图说明
图1为本发明溴硼酸钾粉末衍射XRD图谱，是该化合物的物相特征谱图分析，每种化合物都有唯一的一种XRD射线谱图，可以对该化合物进行定性分析，其中XRD谱图的峰强对应原子内的电子总数，电子数越多，峰强越大；而XRD谱图的角度对应原子层间的距离，原子层间距离大的对应低角度，反之对应高角度；
   图2为本发明分别在紫外可见光、紫外光照射下的降解效率图，其中用量为50mg，2,4-二氯酚浓度50mg/L，-■-为254nm照射下降解曲线，-●-为波长为320-780nm照射下降解曲线。
具体实施方式
以下结合附图和实施例对本发明进行详细说明：
实施例1：
a、将4-氯酚溶解在甲醇中，配制成浓度为10g/L的溶液，取2mL配制的溶液，置于容积为250 mL的烧杯中,加水稀释至浓度为20mg/L，然后置于超声波中处理60min，使其为均一稳定的溶液；
b、在避光条件下，将10mg的溴硼酸钾粉末加入到步骤a得到的溶液中，搅拌30分钟，移取4mL置于离心管内，避光保存；
c、将步骤b中的剩余溶液体系在发光的氙灯波长为320-780nm下辐照，温度保持室温25℃，剩余溶液体系距氙灯出口10cm，氙灯光斑直径为50mm, 能量密度为1658mw/cm2，每隔1 min取样4mL；
d、将所有取出的样品离心后，取上清液测试紫外可见吸收光谱、高效液相色谱及离子色谱，分析污染物的降解效率及降解中间产物，5分钟后测试4-氯酚脱氯效率为100%，最终产物为苯酚及Cl-。
实施例2：
a、将2,4-二氯酚溶解在甲醇中，配制成浓度为10g/L的溶液，取0.5mL配制的溶液，置于容积为250 mL的烧杯中,加水稀释至浓度为50mg/L，然后置于超声波中处理60min，使其为均一稳定的溶液；
b、在避光条件下，将50mg的溴硼酸钾粉末加入步骤a得到的溶液中，搅拌30分钟，移取4mL置于离心管内，避光保存；
c、将步骤b中的剩余溶液体系在发光的氙灯波长为254nm下辐照，温度保持室温25℃，剩余溶液体系距氙灯出口10cm，氙灯光斑直径为50mm, 能量密度为1218mw/cm2，间隔0.5min取样4mL；
d、将所有取出的样品离心后，取上清液测试紫外可见吸收光谱、高效液相色谱及离子色谱，分析污染物的降解效率及降解中间产物，3分钟后测试4-氯酚脱氯效率为100%，最终产物为苯酚及Cl-。
实施例3：
a、将2,4,6-三氯酚溶解在甲醇中，配制成浓度为10g/L的溶液，取5mL配制的溶液，置于容积为250 mL的烧杯中,加水稀释至500mg/L，然后置于超声波中处理60min，使其为均一稳定的溶液；
b、在避光条件下，将50mg的溴硼酸钾粉末加入到步骤a得到的溶液中，搅拌40分钟，移取4mL置于离心管内，避光保存；
c、将步骤b中的剩余溶液体系在发光的氙灯波长为254nm下辐照，温度保持室温25℃，剩余溶液体系距氙灯出口10cm，氙灯光斑直径为50mm,每隔0.5min取样4mL；
d、将所有取出的样品离心后，取上清液测试紫外可见吸收光谱、高效液相色谱及离子色谱，分析污染物的降解效率及降解中间产物，3分钟后测试4-氯酚脱氯效率为100%，最终产物为苯酚及Cl-。
实施例4：
a、将2,4-二氯酚溶解在甲醇中，配制成浓度为10g/L的溶液，取2mL配制的溶液，置于容积为500 mL的烧杯中,加水稀释至浓度为200mg/L，然后置于超声波中处理60min，使其为均一稳定的溶液；
b、在避光条件下，将100mg的溴硼酸钾粉末加入到步骤a得到的溶液中，搅拌50分钟，移取4mL置于离心管内，避光保存；
c、将步骤b中的剩余溶液体系在发光的氙灯波长为320-780nm下辐照，温度保持室温25℃，剩余溶液体系距氙灯出口10cm，氙灯光斑直径为50mm, 能量密度为1658mw /cm2，每隔1 min取样4mL；
d、将所有取出的样品离心后，取上清液测试紫外可见吸收光谱、高效液相色谱及离子色谱，分析污染物的降解效率及降解中间产物，5分钟后测试4-氯酚脱氯效率为100%，最终产物为苯酚及Cl-。
实施例5：
a、将2,4-二氯酚溶解在甲醇中，配制成浓度为10g/L的溶液，取20mL配制的溶液，置于容积为1000 mL的烧杯中,加水稀释至2000mg/L，然后置于超声波中处理60min，使其为均一稳定的溶液；
b、在避光条件下，将1000mg的溴硼酸钾粉末加入到步骤a得到的溶液中，搅拌60分钟，移取4mL置于离心管内，避光保存；
c、将步骤b中的剩余溶液体系在发光的氙灯波长为254nm下辐照，温度保持室温25℃，剩余溶液体系距氙灯出口10cm，氙灯光斑直径为50mm, 能量密度为1218mw/cm2，每隔0.5 min取样4mL；
d、将所有取出的样品离心后，取上清液测试紫外可见吸收光谱、高效液相色谱及离子色谱，分析污染物的降解效率及降解中间产物，3分钟后测试4-氯酚脱氯效率为100%，最终产物为苯酚及Cl-。

Claims (3)

1.一种溴硼酸钾在光催化下对氯酚类污染物脱氯的方法，其特征在于，按下列步骤进行：
a、将氯酚溶解在甲醇中，配制成浓度为10g/L的溶液，在溶液中加水稀释至浓度为20-2000mg/L，然后置于超声波中处理60min，使其为均一稳定的溶液；
b、在避光条件下，将10-1000mg的溴硼酸钾粉末加入步骤a得到的溶液中，搅拌30-60分钟，移取4mL置于离心管内,避光保存；
c、将步骤b中的剩余溶液体系在发光的氙灯下辐照，温度保持室温25℃，剩余溶液体系距氙灯出口10cm，氙灯光斑直径为50mm,每隔1 min取样4mL；
d、将取出的样品离心后，取上清液测试紫外可见吸收光谱、高效液相色谱及离子色谱，分析污染物的降解效率及降解中间产物。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于步骤a中的氯酚为4-氯酚，2,4-二氯酚或2,4,6-三氯酚。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于步骤d中，氙灯在发射波长为320-780nm,光能量密度为1650 mw/cm2，其中254nm的光能量密度为1210 mw/cm2，间隔取样的时间为0.5min。
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