CN106830175A - 一种有效降解水中氧化c60的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种有效降解水中氧化C60的方法，该方法采用紫外光结合氧化剂，破坏氧化C60的碳骨架，同时采用硫酸锰作为催化剂，不会对环境产生污染，更加环保。本发明对水中氧化C60的降解方法简单，降解周期短，且对环境无污染，避免了花费额外人力物力进行后续的处理。
Description
技术领域
本发明具体涉及一种有效降解水中氧化C60的方法。
背景技术
C60是一种由60个碳原子构成的分子（物质一般不由原子构成），形似足球，又名足球烯。其中人们对C60研究最为深入，因为它是其中稳定性最高的一种。由于它的结构特殊，并具有奇特的物理、化学性质，C60及其化合物的研究已成为当前世界各国科学家研究的焦点和热点之一。C60在光照下很容易氧化成溶于水的氧化C60溶液。Jovanović等报道高浓度的羧基化C60对黑鱼的细胞造成损伤。Yang等报道水溶液中的C60不仅影响线粒体结构，还破坏细胞内膜。所以，找到有效去除水中C60及其衍生物很重要。2009年Schreiner等唯一正式报道了白腐真菌对富勒醇C60(OH)19-27的生物降解。该研究的不足之处：白腐菌通过降解富勒烯合成自身脂类物质及产生的CO2很少，降解不完全，并且适用范围小。
发明内容
本发明的目的是为了解决现有技术中存在的缺陷，提供一种降解完全、环保的水中氧化C60降解方法。
为了达到上述目的，本发明提供了一种有效降解水中氧化C60的方法，该方法包括以下步骤：
（1）取200 mL污水，超声30 ~ 60分钟；所述污水中C60氧化物的浓度为130 ~ 150 mg/L；
（2）调节污水pH值至4 ~ 6；
（3）向污水中加入1 ~ 2 mL MnSO4溶液，搅拌均匀，再加入2 ~ 4 mL H2O2 水溶液；所述MnSO4溶液中MnSO4的浓度为5ppm；所述H2O2 水溶液的浓度为30 %；
（4）将步骤（3）中溶液放在紫外光λ = 185 nm的波长条件下照射12小时至3天。
其中，步骤（2）中采用NaOH水溶液调节污水pH值；所述NaOH水溶液中NaOH的浓度为1mol/L。步骤（4）中照射时间为2天。
本发明相比现有技术具有以下优点：本发明通过紫外光结合氧化剂的方法产生可产生更多的•OH，显著提高降解有机物分解速率降解，破坏氧化C60的碳骨架。使用短波长 (λ= 185 nm) 使其降解更彻底，从而消除其对环境的毒性危害。另外，催化剂使用的硫酸锰，作为重要的微量元素肥料之一，可用作基肥，浸种、拌种、追肥以及叶面的喷洒，能促进作物的生长增加产量，所以对环境不会产生污染，避免了花费额外人力物力进行后续的处理，同时使用的氧化剂价格便宜，降解周期短。
附图说明
图1为氧化C60降解浓度随时间的变化曲线；
图2为氧化C60降解去除率随时间的变化曲线；
图3为氧化C60在不同降解时间的紫外吸光度。
具体实施方式
下面结合附图对本发明进行详细说明。
实施例1
取200 mL含有浓度为140 mg/L的氧化C60悬浊液，超声30 min；用NaOH (1 mol/ L)调节溶液的pH = 4；先加入MnSO4 (5 ppm，1 mL)，搅拌均匀，再加入4 mL H2O2水溶液（30%），将溶液放在紫外光λ= 185 nm波长条件下照射，降解2天。在紫外光照射下，发现氧化C60溶液由悬浊液变成水溶液，其粒径尺寸变小。降解4小时后，样品溶液变浅黄色，说明C-C键被打开，碳骨架逐渐消失。2天后氧化C60几乎完全降解，溶液变澄清。
分别在降解0，1，4，8，12，16，20，24，48小时，取出降解的氧化C60溶液，进行TOC（总有机碳）测试和紫外吸光度测试。
如图1所示，在降解8小时，O-C60由初始浓度12.9 ppm减少到2.3 ppm，说明O-C60的碳骨架被打开，部分被氧化成CO2。在降解时间8小时到16小时之间，样品浓度变化不大，说明有些大分子化合物被降解成小分子化合物。16小时以后，样品浓度逐渐减少，从2.3 ppm减少到0.4 ppm。水中的O-C60在降解2天后几乎为0。从图2可以看出，O-C60在降解2天后的去除率为96.9 %。说明利用紫外光和锰离子可有效去除水中的O-C60。
O-C60在300 nm有最大吸收峰。如图3所示，从降解时间1小时到12小时，降解的氧化C60溶液吸光度由0.16减少到0.15，降解样品吸光度变化不大，最大吸收峰发生蓝移，说明在最初的12小时内，O-C60大分子被降解成小分子。降解12小时到两天，氧化C60溶液吸光度从0.15减少到0.03，说明经2天的降解，O-C60碳骨架被打开，样品几乎完全降解成CO2和H2O。
实施例2
取200 mL含有浓度为150 mg/L的氧化C60悬浊液，超声60 min；用NaOH (1 mol/ L)调节溶液的pH = 6；先加入MnSO4 (5 ppm，2mL)，搅拌均匀，再加入4 mL H2O2水溶液（30%），将溶液放在紫外光λ= 185 nm波长条件下照射，降解2天。在紫外光照射下，发现氧化C60溶液由悬浊液变成水溶液，其粒径尺寸变小。随着降解时间的延长，溶液颜色由浅黄色变澄清。2天后氧化C60几乎完全降解，溶液变澄清。
实施例3
取200 mL含有浓度为130 mg/L的氧化C60悬浊液，超声30 min；用NaOH (1 mol/ L)调节溶液的pH = 4先加入MnSO4 (5 ppm，1 mL)，搅拌均匀，再加入2mL H2O2水溶液（30%），将溶液放在紫外光λ= 185 nm波长条件下照射，降解2天。在紫外光照射下，发现氧化C60溶液由悬浊液变成水溶液，其粒径尺寸变小。随着降解时间的延长，溶液颜色由浅黄色变澄清。2天后氧化C60几乎完全降解，溶液变澄清。
Claims (3)
1.一种有效降解水中氧化C60的方法，其特征在于：所述降解水中氧化C60的方法包括以下步骤：
（1）取200 mL污水，超声30 ~ 60分钟；所述污水中C60氧化物的浓度为130 ~ 150 mg/L；
（2）调节污水pH值至4 ~ 6；
（3）向污水中加入1 ~ 2 mL MnSO4溶液，搅拌均匀，再加入2 ~ 4 mL H2O2 水溶液；所述MnSO4溶液中MnSO4的浓度为5ppm；所述H2O2 水溶液的浓度为30 %；
（4）将步骤（3）中溶液放在紫外光λ = 185 nm的波长条件下照射12小时至3天。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：所述步骤（2）中采用NaOH水溶液调节污水pH值；所述NaOH水溶液中NaOH的浓度为1mol/L。
3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于：所述步骤（4）中照射时间为2天。
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