CN110002533A - 一种利用乙酸的协同作用实现三氯乙酸光降解的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种利用乙酸的协同作用实现三氯乙酸光降解的方法，所述方法包括：将乙酸、三氯乙酸以及光催化剂TiO2在溶剂中搅拌混合，并在Xe灯下光照进行反应，通过乙酸的协同作用实现三氯乙酸的光降解。通过调节乙酸的不同浓度和不同的加入时间，利用TiO2可以实现不同程度的三氯乙酸的光降解，且降解产物主要为氯离子和CO2。所述方法反应条件温和，操作简单，反应效率高，能够有效地避免产生毒性更大的有毒中间体和产物，更为经济、有效、绿色，能够实现三氯乙酸的有效降解，保证饮用水的健康。

Description

一种利用乙酸的协同作用实现三氯乙酸光降解的方法
技术领域
本发明属于光化学合成技术领域，具体涉及一种利用乙酸的协同作用实现三氯乙酸光降解的方法。
背景技术
饮用水的消毒被认为是上个世纪最为重要的先进技术，它很大程度上降低了公共健康的危险。由于饮用水的氯化消毒方法成本低且操作便利，因此氯化消毒是全世界纯化饮用水消毒中最为常见的方法。然而在氯化消毒过程中，一些氯化消毒副产物(三氯甲烷，卤代乙酸等)伴随着产生。大量的研究证明，这些氯化消毒副产物具有很大的致癌性，其中三氯乙酸的致癌能力是氯仿的100倍。三氯乙酸可以通过破坏动物的DNA支链来损害动物的呼吸系统、生殖系统和免疫系统。因此，实现三氯乙酸有效的降解是许多研究小组一直在努力研究的方向。
为了有效地降解三氯乙酸，人们尝试了电化学、超声电化学、生物降解、辉光放电等离子体等各种方法。这些方法在一定程度上可以降解三氯乙酸，但是依旧存在着不足。近年来，TiO2半导体光催化的研究取得了很大进展。通过紫外光照射，TiO2半导体能够产生光生空穴和电子，进而发生氧化和还原反应。但单纯的TiO2样品在光照下无法直接有效地降解三氯乙酸，因此需要设计新的方法来实现三氯乙酸的有效降解。
发明内容
为了改善现有技术存在的不足，本发明提供一种利用乙酸的协同作用实现三氯乙酸光降解的方法，所述方法包括将乙酸、三氯乙酸和光催化剂在光照下进行反应，使三氯乙酸有效降解。
根据本发明的实施方案，所述光催化剂可以为TiO2，优选为P25型二氧化钛。
根据本发明的实施方案，所述光催化剂在反应体系中的浓度可以为0.5～5g/L，优选0.5～2g/L，例如1g/L。
根据本发明的实施方案，所述反应在溶剂中进行，所述溶剂可以为水。
根据本发明的实施方案，所述反应的容器为可以透过光源的反应容器，优选透明反应瓶。
还优选地，所述反应容器为敞口的控温透明反应瓶。
根据本发明的实施方案，所述反应需要氧气参与，其可以通过向所述反应容器中通入空气或纯氧实现。
根据本发明的实施方案，所述乙酸在反应体系中的浓度可以为0.1～200mg/L，优选为10～100mg/L，例如20mg/L，40mg/L。
根据本发明的实施方案，所述三氯乙酸在反应体系中的浓度可以为1～50mg/L，优选10～30mg/L，例如20mg/L。
根据本发明的实施方案，所述光照的光源可以为Xe灯，所述Xe灯的功率为200～400W，例如300W。
根据本发明的实施方式，所述光照前可以先进行搅拌，使所述乙酸、三氯乙酸、光催化剂达到吸附平衡；
所述搅拌的时间可以为5～60min，优选为20～40min，例如30min；
所述搅拌的温度可以为0℃～50℃，优选10℃～30℃，例如室温。
根据本发明的实施方案，所述乙酸可以在光照前一次性加入所述反应容器，也可以在光照前加入一部分，光照后加入余下部分。
根据本发明的实施方案，所述反应的温度可以为10℃～40℃，例如室温。
所述反应的时间可以为1～24小时，优选2～12小时，例如8小时。
根据本发明的实施方案，所述三氯乙酸的降解效率可以不低于35％，优选为不低于58％，更优选为不低于68％。
本发明的有益效果：
本发明公开了一种利用TiO2光催化性能与乙酸协同降解三氯乙酸的方法，实现了三氯乙酸的有效光降解。通过调节乙酸的不同浓度和不同的加入时间，利用TiO2可以实现不同程度的三氯乙酸的光降解，且降解产物主要为氯离子和CO2。所述方法反应条件温和，操作简单，与单纯使用TiO2光催化降解三氯乙酸相比，其降解效率极大地提高了，且降解过程能够有效地避免产生毒性更大的有毒中间体和产物，更为经济、有效、绿色，能够实现三氯乙酸的有效降解，保证饮用水的健康。
附图说明
图1为实施例1-2及对比例1采用的不同浓度的乙酸(HAc)对三氯乙酸(TCA)的协同降解图；
图2为实施例3在反应中间加入乙酸后对三氯乙酸的协同降解与实施例1、对比例1的对比图。
具体实施方式
下文将结合具体实施例对本发明的方法做更进一步的详细说明。应当理解，下列实施例仅为示例性地说明和解释本发明，而不应被解释为对本发明保护范围的限制。凡基于本发明上述内容所实现的技术均涵盖在本发明旨在保护的范围内。
下述实施例中所使用的实验方法如无特殊说明，均为常规方法；下述实施例中所用的试剂、材料等，如无特殊说明，均可从商业途径得到。
下述实施例中，所加入原料的浓度(质量/体积)均是相对于加入原料后料液的总体积计算。
仪器：DIONEX ICS-900离子色谱仪
实施例1
将二氧化钛(1g/L)、乙酸(20mg/L)和三氯乙酸(20mg/L)加入到盛有40mL水的控温透明反应瓶中，敞口下在室温下搅拌半个小时，使得乙酸、三氯乙酸和TiO2样品达到吸附平衡。在300W的Xe灯照射下，室温反应8小时后停止反应，采集不同反应时刻下体系中三氯乙酸根离子的浓度C，计算C与反应前加入的TCA浓度C0的比值，并绘制C/C0随反应时间的变化曲线，如图1所示，三氯乙酸的降解效率为35.6％，降解产物主要是氯离子和CO2。该反应中乙酸在1个小时内已经被完全降解，且一个小时后三氯乙酸的降解速度十分缓慢。
实施例2
将二氧化钛(1g/L)、乙酸(100mg/L)和三氯乙酸(20mg/L)加入到盛有40mL水的控温透明反应瓶中，敞口下在室温下搅拌半个小时，使得乙酸、三氯乙酸和TiO2样品达到吸附平衡。在300W的Xe灯照射下，室温反应8小时后停止反应，采集不同反应时刻下体系中三氯乙酸根离子的浓度C，计算C与反应前加入的TCA浓度C0的比值，并绘制C/C0随反应时间的变化曲线，如图1所示，三氯乙酸的降解效率为68.8％，降解产物主要是氯离子和CO2。该反应中乙酸在2个小时内已经被完全降解，在该时刻三氯乙酸的降解效率达到60.0％。
实施例3
将二氧化钛(1g/L)、乙酸(20mg/L)和三氯乙酸(20mg/L)加入到盛有40mL水的控温透明反应瓶中，敞口下在室温下搅拌半个小时，使得乙酸、三氯乙酸和TiO2样品达到吸附平衡。在300W的Xe灯照射下，室温反应0.5小时后再加入20mg/L的乙酸，继续光照7.5个小时后停止反应，采集不同反应时刻下体系中三氯乙酸根离子的浓度C，计算C与反应前加入的TCA浓度C0的比值，并绘制C/C0随反应时间的变化曲线，如图2所示，三氯乙酸的降解效率为58.3％，降解产物主要是氯离子和CO2。该反应中乙酸在2个小时内已经被完全降解，在该时刻三氯乙酸的降解效率达到46.4％。
对比例1
将二氧化钛(1g/L)和三氯乙酸(20mg/L)加入到盛有40mL水的控温透明反应瓶中，敞口下在室温下搅拌半个小时，使得三氯乙酸和TiO2样品达到吸附平衡。在300W的Xe灯下控温照射8小时后停止反应，采集不同反应时刻下体系中三氯乙酸根离子的浓度C，计算C与反应前加入的TCA浓度C0的比值，并绘制C/C0随反应时间的变化曲线，如图1所示，三氯乙酸的降解效率为12.7％。
以上，对本发明的实施方式进行了说明。但是，本发明不限定于上述实施方式。凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种利用乙酸的协同作用实现三氯乙酸的有效光降解的方法，其特征在于，所述方法包括将乙酸、三氯乙酸和光催化剂在光照下进行反应，使三氯乙酸有效降解。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述光催化剂为TiO2，优选为P25型二氧化钛。
3.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，所述光催化剂在反应体系中的浓度为0.5～5g/L，所述乙酸在反应体系中的浓度为0.1～200mg/L，所述三氯乙酸在反应体系中的浓度为1～50mg/L。
4.根据权利要求1至3任一项所述的方法，其特征在于，所述反应在溶剂中进行，所述溶剂为水；
所述反应的容器为可以透过光源的反应容器。
5.根据权利要求1至4任一项所述的方法，其特征在于，所述反应需要氧气参与，其通过向所述反应容器中通入空气或纯氧实现。
6.根据权利要求1至5任一项所述的方法，其特征在于，所述光照的光源为Xe灯，所述Xe灯的功率为200～400W。
7.根据权利要求1至6任一项所述的方法，其特征在于，所述光照前先进行搅拌，使所述乙酸、三氯乙酸、光催化剂达到吸附平衡；
所述搅拌的时间为5～60min；所述搅拌的温度为0℃～50℃。
8.根据权利要求1至7任一项所述的方法，其特征在于，所述乙酸可以在光照前一次性加入所述反应容器，也可以在光照前加入一部分，光照后加入余下部分。
9.根据权利要求1至8任一项所述的方法，其特征在于，所述反应的温度为10℃～40℃；所述反应的时间为1～24小时。
10.根据权利要求1至9任一项所述的方法，其特征在于，所述三氯乙酸的降解效率不低于35％。
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Citations (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CA2382950A1 (en) * 1999-09-18 2001-03-29 Tetra Gmbh Water treatment agent for the prolongation of the water exchange intervals in maintenance systems
EP1296760B1 (en) * 2000-06-30 2008-01-23 Ecole Polytechnique Fédérale de Lausanne (EPFL) Carboxylate-containing photocatalytic body, manufacture and use thereof
CN102210916A (zh) * 2010-04-08 2011-10-12 中国科学院化学研究所 用羧酸或羧酸盐降解有机卤代物的光化学还原方法
US20120223022A1 (en) * 2011-03-01 2012-09-06 Molycorp Minerals, Llc Contaminant removal from waters using rare earths
CN104828900A (zh) * 2015-06-05 2015-08-12 广西大学 一种光催化还原处理含硝基咪唑抗生素废水的方法
CN107684925A (zh) * 2017-10-26 2018-02-13 阜阳师范学院 一种酸改性g‑C3N4光催化剂及其制备和应用
CN107986386A (zh) * 2017-12-11 2018-05-04 江苏开放大学 一种采用UV/Na2SO3光还原降解2,4,6-三溴酚的方法
CN108273564A (zh) * 2016-04-25 2018-07-13 项敬来 一种复合可见光光催化剂Ag2CO3/TiO2/UiO-66-(COOH)2的制备方法及其应用

Patent Citations (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CA2382950A1 (en) * 1999-09-18 2001-03-29 Tetra Gmbh Water treatment agent for the prolongation of the water exchange intervals in maintenance systems
EP1296760B1 (en) * 2000-06-30 2008-01-23 Ecole Polytechnique Fédérale de Lausanne (EPFL) Carboxylate-containing photocatalytic body, manufacture and use thereof
CN102210916A (zh) * 2010-04-08 2011-10-12 中国科学院化学研究所 用羧酸或羧酸盐降解有机卤代物的光化学还原方法
US20120223022A1 (en) * 2011-03-01 2012-09-06 Molycorp Minerals, Llc Contaminant removal from waters using rare earths
CN104828900A (zh) * 2015-06-05 2015-08-12 广西大学 一种光催化还原处理含硝基咪唑抗生素废水的方法
CN108273564A (zh) * 2016-04-25 2018-07-13 项敬来 一种复合可见光光催化剂Ag2CO3/TiO2/UiO-66-(COOH)2的制备方法及其应用
CN107684925A (zh) * 2017-10-26 2018-02-13 阜阳师范学院 一种酸改性g‑C3N4光催化剂及其制备和应用
CN107986386A (zh) * 2017-12-11 2018-05-04 江苏开放大学 一种采用UV/Na2SO3光还原降解2,4,6-三溴酚的方法

Non-Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
CHOI,WY等: "PHOTOREDUCTIVE MECHANISM OF CCL4 DEGRADATION ON TIO2 PARTICLES AND EFFECTS OF ELECTRON-DONORS", 《ENVIRONMENTAL SCIENCE & TECHNOLOGY》 *
XIAOWEI LIU等: "Trichloroacetic acid reduction by an advanced reduction process based on carboxyl anion radical", 《CHEMICAL ENGINEERING JOURNAL》 *
李雪瑾: "易降解有机物对难降解有机物光电催化氧化的促进作用及其在COD测定中的应用", 《中国博士学位论文全文数据库工程科技Ⅰ辑》 *
杜艳艳等: "酒石酸协同下TiO2光催化降解水中甲基橙", 《环境科学学报》 *
王芬等: "TiO2光催化降解TCAA及其动力学研究", 《青岛理工大学学报》 *

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