CN109368737A - 一种去除水体中溴代阻燃剂的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种去除水体中溴代阻燃剂的方法，在含有溴代阻燃剂的废水中加入氯氧化剂，并用紫外发光二极管照射，利用短波紫外光激活产生氯自由基、羟基自由基等对溴代阻燃剂进行氧化去除。与现有技术相比，本发明采用氯氧化剂，利用短波紫外激活产生氯自由基对有机物进行氧化去除，提供了一种快速高效、绿色环保的新型溴代阻燃剂废水处理技术。本发明提供的方法环境友好，不会产生二次污染，在常温条件下便可达到良好的降解效果，操作简单，适用于水体中溴代阻燃剂等有机污染物的去除。
Description
技术领域
本发明涉及水处理领域，具体涉及一种去除水体中溴代阻燃剂的方法。
背景技术
溴代阻燃剂(BFRs)是一类具有优良阻燃性能的有机物，广泛用于塑料制品、纺织品、电子产品和建筑材料中。其中四溴双酚A(TBBPA)是目前中国产量最大、用量最高的溴代阻燃剂。在TBBPA的生产、转运、使用和废弃物处置过程中，大量的TBBPA及其它酚类污染物如双酚A(BPA)、三溴苯酚(TBP)等从材料中释放，进入食物链和生态环境，对自然环境以及人体健康构成威胁。
目前针对溴代阻燃剂的去除方法主要有生物法、物理法以及高级氧化法等。生物法运行成本低廉、适用范围广，但是对溴代阻燃剂去除效果有限。物理法主要有吸附法和膜过滤法，其中吸附法利用吸附剂丰富的微孔结构和巨大的比表面积去除水中污染物，但是在吸附过程中目标污染物只是被转移并没有被降解，因此存在二次污染的风险。膜处理技术依靠膜的孔径对溴代阻燃剂进行截留，然而膜污染是限制膜技术大规模应用主要因素。
近年来，高级氧化技术(AOPs)越来越广泛地应用于印染、制药等工业废水的处理中。高级氧化法通过氧化剂在一定条件下产生的具有强氧化能力的羟基自由基(·OH)或硫酸自由基(SO4-·)，将有机污染物氧化分解成小分子物质，主要技术有臭氧氧化、紫外光照射、过硫酸盐高级氧化等，其中关于氯自由基研究相对较少，而氯氧化剂在水处理中应用更加广泛。因此，开展和氯氧化有关的AOPs在水处理中，特别是对高毒性、难降解的污染物处理方面，具有非常好的发展前景。
紫外线(UV)是一种波长范围100-400nm的不可见光，能产生有效的光化学反应，被广泛应用于水处理技术中。在目前的应用中UV常和各种氧化剂(O3、H2O2、PS)或光催化材料(TiO2)等联用，通过UV的光照作用，促进各类自由基的产生，提高对污染物的去除效果。紫外/氯高级氧化被广泛应用于水处理领域，其原理为：水中的氯在紫外光的辐照下发生光解反应，产生强氧化性的氯自由基(Cl·)及羟基自由基(OH·)，各自由基可以通过脱氢、加成、电子转移等方式高效快速降解水中有机污染物。随着半导体技术的迅猛发展，紫外发光二极管(UV-LED)应运而生，并成为紫外辐射新光源。与传统汞灯紫外相比，UV-LED具有能耗低、效率高、体积小、无毒无害、环境友好、使用寿命长等优点，被认为是传统紫外汞灯的良好替代品。
UV-LED作为新型紫外光源拥有巨大的应用前景，而国内对UV-LED的研究工作起步较晚，当前对其的研究很少，研究结果局限在365nm-400nm近紫外范围内。因此探究UV-LED在水处理领域的应用具有极大的研究意义。
中国专利CN104961188A公开了一种有效去除水中四溴双酚A的方法，包括如下处理步骤，(1)获得具有四溴双酚A分子印迹功能的二氧化钛多孔微球；(2)加入FeSO4·7H2O晶体和NaBH4溶液，得到具有四溴双酚A分子印迹功能的二氧化钛多孔微球负载的纳米铁粉末；(3)加入AgNO3溶液得到负载有纳米铁-银双金属纳米颗粒的印迹二氧化钛多孔微球；(4)将制得的负载有纳米铁-银双金属纳米颗粒的印迹二氧化钛多孔微球加入到含有四溴双酚A的废水中；(5)用外部磁铁将吸附有四溴双酚A的复合多孔微球与净化后的水分离，分离后的负载有纳米铁-银双金属纳米颗粒的印迹二氧化钛多孔微球转移至安装有光源的光催化反应池内进行汞灯紫外进行照射处理，该方法步骤复杂，成本较高。
中国专利CN205076933U公开了一种生活污水深度处理装置，通过气体压缩机、汞灯紫外和含氯氧化剂入口的设置，进一步降低了处理后污水中的有机物，大大降低了处理后污水的COD值和BOD5值，然而并不是针对水体中溴代阻燃剂。
发明内容
本发明的目的就是为了解决上述问题而提供一种使用紫外发光二极管去除水体中溴代阻燃剂的方法。
本发明的目的通过以下技术方案实现：
一种去除水体中溴代阻燃剂的方法，在含有溴代阻燃剂的废水中加入氯氧化剂，并用LED紫外灯照射，利用短波紫外光激活产生氯自由基对溴代阻燃剂进行氧化去除。
优选地，所述氯氧化剂为次氯酸钠或氯气，使氯氧化剂在废水中的有效氯浓度为1-10mmol/L，进一步优选地，所述氯氧化剂在废水中的有效氯浓度为3-5mmol/L。
优选地，所述紫外灯波长为270nm或280nm。
优选地，所述紫外灯为LED紫外灯，具有能耗低、效率高、体积小、无毒无害、环境友好、使用寿命长等优点
优选地，所述紫外灯照射的时间为1-60min，进一步优选地，所述紫外灯照射的时间为10-30min。
优选地，所述溴代阻燃剂包括四溴双酚A、双酚A、三溴苯酚。
优选地，所述溴代阻燃剂在废水中的初始浓度为1-5mg/L。
与现有技术相比，本发明采用氯氧化剂，利用LED短波紫外光激活产生氯自由基对有机物进行氧化去除，提供了一种快速高效、绿色环保的新型溴代阻燃剂废水处理技术。本发明提供的方法环境友好，不会产生二次污染，在常温条件下便可达到良好的降解效果，操作简单，适用于水体中溴代阻燃剂等有机污染物的去除。
附图说明
图1为270nm UV-LED与次氯酸钠去除TBBPA；
图2为280nm UV-LED与次氯酸钠去除TBBPA。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例对本发明进行详细说明。
实施例1
一种高效去除水体中溴代阻燃剂的光催化氧化方法，包括以下步骤：
(1)配制初始浓度为2mg/L的四溴双酚A溶液100mL于烧杯中；
(2)添加一定量次氯酸钠使其有效氯浓度为1mmol/L；
(3)开启反应容器的磁力搅拌装置开始磁力搅拌；
(4)开启280nm LED紫外灯照射混合溶液；
(5)在特定时间间隔内取样，测试样品中四溴双酚A的浓度，试验结果如图2所示。可知，经过60min，四溴双酚A浓度由2mg/L降低至0.34mg/L，去除率可达83％。
实施例2
一种高效去除水体中溴代阻燃剂的光催化氧化方法，包括以下步骤：
(1)配制初始浓度为2mg/L的三溴苯酚溶液100mL于烧杯中；
(2)添加一定量次氯酸钠使其有效氯浓度为3mmol/L；
(3)开启反应容器的磁力搅拌装置开始磁力搅拌；
(4)开启280nm LED紫外灯照射混合溶液；
(5)在特定时间间隔内取样，测试样品中三溴苯酚的浓度，试验结果如图1所示。可知，经过60min，四溴双酚A浓度由2mg/L降低至0.41mg/L，去除率为80％。
实施例3
一种高效去除水体中溴代阻燃剂的光催化氧化方法，包括以下步骤：
(1)配制初始浓度为2mg/L的双酚A溶液100mL于烧杯中；
(2)添加一定量次氯酸钠使其有效氯浓度为5mmol/L；
(3)开启反应容器的磁力搅拌装置开始磁力搅拌；
(4)开启280nm LED紫外灯照射混合溶液；
(5)在特定时间间隔内取样，测试样品中双酚A的浓度。
实施例4
与实施例1相比，除了将四溴双酚A浓度替换为5mg/L外，其余均一样。
实施例5
与实施例1相比，除了将次氯酸钠浓度替换为3mmol/L外，其余均一样。
实施例6
与实施例1相比，除了将280nm LED紫外灯替换为270nm LED紫外灯外，其余均一样。
对比例1
不进行紫光外照射，其余与实施例1相同，试验结果如图2所示。
对比例2
不添加次氯酸钠，其余与实施例1相同，试验结果如图2所示。
对比例3
不进行紫光外照射，其余与实施例6相同，试验结果如图1所示。
对比例4
不添加次氯酸钠，其余与实施例6相同，试验结果如图1所示。
由上可知，LED紫外可以有效激活氯氧化剂产生Cl·、OH·等强氧化自由基，对水体中难降解有机物溴代阻燃剂有良好的去除效果。与传统汞灯紫外高级氧化技术相比，LED作为新型紫外光源具有能耗低、效率高、体积小、无毒无害、环境友好、使用寿命长等优点，且可达到与汞灯紫外一样的效果，因此将LED作为汞灯紫外的良好替代品在水处理领域具有广阔的应用前景。
上述的对实施例的描述是为便于该技术领域的普通技术人员能理解和使用发明。熟悉本领域技术的人员显然可以容易地对这些实施例做出各种修改，并把在此说明的一般原理应用到其他实施例中而不必经过创造性的劳动。因此，本发明不限于上述实施例，本领域技术人员根据本发明的揭示，不脱离本发明范畴所做出的改进和修改都应该在本发明的保护范围之内。
Claims (9)
1.一种去除水体中溴代阻燃剂的方法，其特征在于，在含有溴代阻燃剂的废水中加入氯氧化剂，并用紫外灯照射，利用短波紫外光激活产生氯自由基、羟基自由基对溴代阻燃剂进行氧化去除。
2.根据权利要求1所述的一种去除水体中溴代阻燃剂的方法，其特征在于，所述氯氧化剂为次氯酸钠或氯气，使氯氧化剂在废水中的有效氯浓度为1-10mmol/L。
3.根据权利要求2所述的一种去除水体中溴代阻燃剂的方法，其特征在于，所述氯氧化剂在废水中的有效氯浓度为3-5mmol/L。
4.根据权利要求1所述的一种去除水体中溴代阻燃剂的方法，其特征在于，所述紫外灯波长为270nm或280nm。
5.根据权利要求4所述的一种去除水体中溴代阻燃剂的方法，其特征在于，所述紫外灯为LED紫外灯。
6.根据权利要求1所述的一种去除水体中溴代阻燃剂的方法，其特征在于，所述紫外灯照射的时间为1-60min。
7.根据权利要求6所述的一种去除水体中溴代阻燃剂的方法，其特征在于，所述紫外灯照射的时间为10-30min。
8.根据权利要求1所述的一种去除水体中溴代阻燃剂的方法，其特征在于，所述溴代阻燃剂包括四溴双酚A、双酚A、三溴苯酚。
9.根据权利要求8所述的一种去除水体中溴代阻燃剂的方法，其特征在于，所述溴代阻燃剂在废水中的初始浓度为1-5mg/L。
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| CN201811488498.5A Pending CN109368737A (zh) | 2018-12-06 | 2018-12-06 | 一种去除水体中溴代阻燃剂的方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN109368737A (zh) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN110668527A (zh) * | 2019-08-01 | 2020-01-10 | 湖南大学 | 一种紫外光与乙二胺四乙酸去除水中有机微污染物的方法 |
| CN111644131A (zh) * | 2020-06-12 | 2020-09-11 | 中国科学院生态环境研究中心 | 利用石墨相氮化碳降解六溴环十二烷的方法 |
| CN113003854A (zh) * | 2021-01-27 | 2021-06-22 | 中日友好环境保护中心(生态环境部环境发展中心) | 一种含四溴双酚a工业废水的资源处理化装置及其方法 |
Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP2557419A1 (en) * | 2011-08-12 | 2013-02-13 | Siemens Aktiengesellschaft | Method for detecting a concentration of chlorate-ions in an aqueous solution, apparatus for detecting a concentration of chlorate-ions and control unit |
| CN106082390A (zh) * | 2016-07-27 | 2016-11-09 | 中山大学 | 一种紫外光和自由氯联用降低水质综合毒性的方法 |
-
2018
- 2018-12-06 CN CN201811488498.5A patent/CN109368737A/zh active Pending
Patent Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP2557419A1 (en) * | 2011-08-12 | 2013-02-13 | Siemens Aktiengesellschaft | Method for detecting a concentration of chlorate-ions in an aqueous solution, apparatus for detecting a concentration of chlorate-ions and control unit |
| CN106082390A (zh) * | 2016-07-27 | 2016-11-09 | 中山大学 | 一种紫外光和自由氯联用降低水质综合毒性的方法 |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN110668527A (zh) * | 2019-08-01 | 2020-01-10 | 湖南大学 | 一种紫外光与乙二胺四乙酸去除水中有机微污染物的方法 |
| CN111644131A (zh) * | 2020-06-12 | 2020-09-11 | 中国科学院生态环境研究中心 | 利用石墨相氮化碳降解六溴环十二烷的方法 |
| CN113003854A (zh) * | 2021-01-27 | 2021-06-22 | 中日友好环境保护中心(生态环境部环境发展中心) | 一种含四溴双酚a工业废水的资源处理化装置及其方法 |
| CN113003854B (zh) * | 2021-01-27 | 2022-07-01 | 中日友好环境保护中心(生态环境部环境发展中心) | 一种含四溴双酚a工业废水的资源处理化装置及其方法 |
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