CN1319442A

CN1319442A - 有机化合物的分解方法

Info

Publication number: CN1319442A
Application number: CN01103376A
Authority: CN
Inventors: 稻垣靖史
Original assignee: Sony Corp
Current assignee: Sony Corp
Priority date: 2000-01-12
Filing date: 2001-01-12
Publication date: 2001-10-31
Anticipated expiration: 2021-01-12
Also published as: US20010007649A1; EP1123720A2; JP4552247B2; CN1179768C; JP2001199905A; US20030205453A1; DE60111965T2; EP1123720A3; EP1123720B1; DE60111965D1; US7049475B2

Abstract

抗坏血酸和/或抗坏血酸盐与氧气一起作用于有机化合物。或者,在用氧气进行化学作用的期间施加光辐射,以提高有机化合物的分解效率,并得到更好的分解量。这减少了因有机化合物分解而引起的对环境的负荷。

Description

有机化合物的分解方法

本发明涉及一种有机化合物的分解方法，该方法对环境具有较小的负担，并具有高的分解速率和优选的组分含量。

最近，许多物质可能成为引起新的环境问题的环境激素，例如作为塑料原料的双酚A，塑料中含有的作为增塑剂的邻苯二甲酸酯，拉圾燃烧时产生的二噁英，以及从工厂和家庭中排放的作为表面活性剂的壬基苯酚。

大量上述有机化合物已经混入环境大气、水和土壤中。这些化学化合物不容易在生态系统中分解。因此，预计这些化合物通过水循环和食物链将长时间广泛扩散到整个世界中。这被认为给大气、水和土壤带来污染，会影响人类身体。为了解决该问题，强烈要求一种纯化上述有机化合物的技术。

为了纯化上述有机化合物，已经提出了一种通过土壤中的微生物分解有机物质的所谓生物整治法，以及用超临界水分解水中所含的有机化合物的方法，如在日本专利公开98-84947中所描述的。

但是，生物整治法存在有机化合物的分解速率慢，且必需连续供给微生物养分直至完成有机化合物的分解的问题。有机化合物分解完成之后，微生物死体的残留仍是个问题。此外，采用超临界水分解水中有机化合物的方法需要大规模的设备和大量的能量，且因为低分解能力而不能在实践中实施。

因此，本发明的目的在于提供一种有机化合物的分解方法，该方法具有较好的分解效率和优选的组分含量，并对环境具有较小的负担。

本发明的有机化合物分解方法采用抗坏血酸和/或抗坏血酸盐与氧气一起分解有机化合物。

众所周知，抗坏血酸和抗坏血酸盐是维生素C，其可由自然界获取且是无害的。因此，通过使用它们，可以分解有害的有机化合物，而不会对环境产生无用的负担。

此外，有机化合物的分解是通过采用上述物质与氧气一起而显著促进的。也就是说，该方法提供了高的分解效率，并能应用于大量有机化合物的分解。此外，分解操作非常简单，无需任何大规模的设备、大量的能量或复杂的管理。

图1表示在用L-抗坏血酸钠处理之前双酚A水溶液中所含的组分。

图2表示在用L-抗坏血酸钠处理之后双酚A水溶液中所含的组分。

现在说明本发明的实施方案。应当注意在给出关于有机化合物分解的解释时，本发明并不限于用作例子的有机化合物。

本发明的有机化合物的分解方法采用抗坏血酸和/或抗坏血酸盐与氧气一起施用于所要处理的有机化合物。

此处，氧气可直接吹至抗坏血酸和/或抗坏血酸盐以及有机化合物中。但是，为了增加有机化合物的分解效率和分解量，优选采用氧气与抗坏血酸和/或抗坏血酸盐以及有机化合物一起溶解在溶液中的方法，或采用氧气和空气吹入含抗坏血酸和/或抗坏血酸盐以及有机化合物的溶液中的方法。

此外，当考虑到操作便捷性时，优选加入抗坏血酸盐如钠盐。抗坏血酸和抗坏血酸盐可从天然物质中提取或合成。应当注意，从天然物质中提取的抗坏血酸可含有其它组分，但它们不会引起特别的问题。

对于有机化合物所要加入的抗坏血酸和抗坏血酸盐的量根据有机化合物的量和所需的分解效率而改变。但是，优选约1/1000～1000倍于有机化合物的量，更优选约1/100～100倍。

此外，此处所用的氧气可以是氧气瓶中供给的氧气，或可以是空气中含有的氧气，或可以是溶液中含有的氧气。应当注意，当氧气量增加时，分解效率和有机化合物的分解量也随之增加。此外，当氧气溶解在溶液中时，例如当氧气浓度增加，如增加至饱和浓度时，分解效率和有机化合物的分解量也随之增加。

此外，分解温度优选为约-20℃～120℃，更优选为约0℃～60℃，且最优选为约20℃～40℃。当温度超过120℃时，需要大量的能量用于分解有机化合物。此外，当温度低于-20℃时，分解速率急剧降低。应当注意分解的pH值优选为约pH4～pH11。

此处，所要分解的有机化合物不限于特定的化合物，但芳香化合物尤其易于分解，如壬基苯酚、双酚A、二噁英、多氯联苯、多溴联苯、烷基苯、烷基苯衍生物、烷基酚、烷基酚衍生物、邻苯二甲酸酯、二苯甲酮、二苯甲酮衍生物、苯甲酸、卤代苯衍生物、甲酚、甲酚衍生物、芳族氨基酸(如苯基丙氨酸)、含芳环的农用化学品、含芳环的树脂(如聚苯乙烯、ABS树脂、PET、PC、酚醛树脂、环氧树脂、聚苯醚、低分子量的聚苯醚、聚苯醚衍生物等)、含芳环的染料、芳香剂等。

应当注意当上述有机化合物暴露于水中所含的抗坏血酸和/或抗坏血酸盐和氧气中时，即通过水，较之直接暴露于抗坏血酸和/或抗坏血酸盐和氧气，它们可以以更高的分解效率和更高的分解量分解。

此外，当上述有机化合物存在于气体中时，优选在施用抗坏血酸和/或抗坏血酸盐以及氧气时，气体中的有机化合物溶解于水溶液中。

如上所述，通过将抗坏血酸和/或抗坏血酸盐和氧气一起施用于有机化合物，该有机化合物被分解。因此，可以采用具有高分解效率和高分解量以及对环境负荷小的方法分解对环境有害的有机化合物。此外，在有机化合物中，特别是那些具有芳环的有机化合物可被分解。

此外，当分解上述有机化合物时，优选加入至少一种过氧化氢溶液、臭氧、铵、无机碱、无机碱盐、无机酸、无机酸盐、卟啉和金属卟啉。

应当注意上述物质所要加入的量根据所要分解的有机化合物的类型和浓度以及分解期间的温度而变化。但是，所要加入的量相对于抗坏血酸和/或抗坏血酸盐优选约1/100～100倍，更优选约1/10～10倍。

因此，通过加入上述物质，有机化合物的分解效率和分解量增加了。

此外，当分解有机化合物时，优选施加光。当施加光时，有机化合物的分解效率和分解量增加了。

如上所述，本发明的有机化合物的分解方法能够以高分解效率和高分解量以及低能量和对环境负担小来分解有害的有机化合物，所述有机化合物包含在家庭废水、工业废水、处理后的废水、海洋、河流、土壤、废气、垃圾、堆肥等中。此外，可以分解含芳环的有机化合物。

因此，本发明能够促进废水处理和使垃圾改变为堆肥，净化土壤和大气，从而净化环境，利于地球的生态。

此外，因为本发明提供了高分解效率和高分解量，所以可以分解大量有机化合物。该分解操作非常简便，不需要大规模的设备、大量的能量或复杂的管理。

下面，在应用上述有机化合物的分解方法时，给出了关于有机化合物的分解效率和分解量的具体实施例的解释。

实施例1

首先，将双酚A加入到10mM氢氧化钠水溶液中，使之浓度为2mM。其次，将L-抗坏血酸钠加入到该溶液中，使之浓度为100mM。进而，该溶液经空气鼓泡4小时。

然后，用高效液相色谱(HPLC)检测上述溶液中含有的化合物以及未进行上述处理的双酚A溶液中含有的化合物。此处，向每个溶液加入作为内标液体的苯甲酸溶液，该苯甲酸溶液具有溶解在相同量的水和乙醇混合物中的预定浓度。

未进行上述处理的双酚A溶液的HPLC分析得到如图1所示的苯甲酸的峰1和双酚A的峰2。另外，在图2中得到了经过上述处理的双酚A溶液的HPLC分析结果，其中双酚A的峰2降低，这意味着75％的双酚A被分解。

此外，除了苯甲酸的峰1和双酚A的峰2之外，观察到了其它峰。这些峰被认为是双峰A的分解反应得到的产物。

实施例2

首先，加入所要溶解的壬基酚氧化乙烯，使之浓度为5mM。应当注意壬基酚氧化乙烯是一种表面活性剂。然后，向该溶液加入浓度为20mM的L-抗坏血酸钠。进而，该溶液经空气鼓泡6小时。此处，水温设定为40℃。结果，发现52％的壬基酚氧化乙烯被分解。

实施例3

首先，十二溴二苯醚溶解在亲水有机溶剂中，向其中加入少量水得到浓度为0.01mM。然后，向该溶液加入L-抗坏血酸钠和过氧化氢溶液，得到浓度为0.01mM。进而，该溶液经空气鼓泡12小时。此处，水温设定为室温。结果，发现63％的十二溴二苯醚被分解。

实施例4

首先，邻苯二甲酸二乙酯的水溶液溶解在亲水有机溶剂中，向其中加入少量水达到浓度为0.05mM。然后，向该溶液加入L-抗坏血酸钠达到浓度为0.01mM。进而，该溶液经空气鼓泡6小时，同时通过高压汞灯向该溶液施加光辐射。此处，水温设定为室温。结果，发现84％的邻苯二甲酸二乙酯的水溶液被分解。

实施例5

首先，将两个条形聚乳酸分析样埋入土壤中。一个顺其自然，另一个用L-抗坏血酸钠水溶液喷射，然后向含该样品的土壤中鼓入空气3天。结果，经过L-抗坏血酸钠处理的条形聚乳酸通过分解显著变形。

实施例6

在加入L-抗坏血酸钠达到50ppm浓度之后，将阳离子絮凝剂加入到经空气自然干燥的污染土壤和不经过空气自然干燥的污染土壤中。然后，每个土壤样本进行脱水作用。应当注意，所述污染土壤是家庭垃圾中的土壤。结果，发现用L-抗坏血酸钠处理过的污染土壤的脱水比未经处理的土壤快1.5倍。此外，脱水后的块状物的量要小2.5％。

实施例7

首先，向有色染料废水中加入L-抗坏血酸钠和镁卟啉。此处加入L-抗坏血酸钠达到20ppm的浓度，且加入镁卟啉达到1ppm的浓度。然后空气鼓泡2小时。结果，促进了染料废水的脱色。

实施例8

首先，向含80ppm有机碳(OC)和30ppm过氧化氢溶液的半导体工业废水中加入L-抗坏血酸钠，以达到5ppm浓度。然后空气鼓泡1小时。结果，有机碳和过氧化氢溶液的浓度变为等于或小于10ppm。

实施例9

首先，在处理设备中将L-抗坏血酸钠水溶液喷洒到家庭垃圾上。然后充分搅拌垃圾，使氧气混入垃圾中。结果，与现有技术相比，分解速率增加了两倍。

实施例10

采用超临界水分解有机化合物。此处，加入浓度为有机化合物浓度1/10的L-抗坏血酸钠。应当注意，溶解的氧气存在于超临界水中。结果，有机化合物的分解速率增加了两倍。

实施例11

从上述说明清晰可知，本发明的有机化合物的分解方法能以高分解效率和高分解量以及对环境负担小来分解有机化合物，所述有机化合物包含在家庭废水、工业废水、处理这些废水后的剩余物质、在海洋、河流、土壤、废气、垃圾、堆肥等中。因此，可以促进废水处理和垃圾堆肥化，并净化土壤和废气，从而促进环境的净化，有利于保持地球的生态环境。

此外，因为分解效率和分解量是较好的，所以本发明也能应用于大量有机化合物的分解。另外，分解操作非常简便，不需要大规模的设备、大量的能量或复杂的管理。

Claims

1．一种有机化合物分解方法，其采用抗坏血酸和/或抗坏血酸盐分解有机化合物。

2．如权利要求1所述的有机化合物分解方法，其中抗坏血酸和/或抗坏血酸盐以其水溶液的形式使用。

3．如权利要求1所述的有机化合物分解方法，其中有机化合物具有芳环。

4．如权利要求1所述的有机化合物分解方法，其中至少一种选自过氧化氢溶液、臭氧、铵、无机碱、无机碱盐、无机酸、无机酸盐、卟啉和金属卟啉的物质也用于分解有机化合物。

5．如权利要求1所述的有机化合物分解方法，其中分解反应在施加光辐射的同时进行。

6．一种有机化合物分解方法，其采用抗坏血酸和/或抗坏血酸盐与氧气一起用于分解有机化合物。

7．如权利要求6所述的有机化合物分解方法，其中抗坏血酸和/或抗坏血酸盐以其水溶液的形式使用。

8．如权利要求6所述的有机化合物分解方法，其中有机化合物具有芳环。

9．如权利要求6所述的有机化合物分解方法，其中至少一种选自过氧化氢溶液、臭氧、铵、无机碱、无机碱盐、无机酸、无机酸盐、卟啉和金属卟啉的物质也用于分解有机化合物。

10．如权利要求6所述的有机化合物分解方法，其中分解反应在施加光辐射的同时进行。

11．一种有机化合物分解方法，其在施加光辐射的同时，采用抗坏血酸和/或抗坏血酸盐与氧气一起用于分解有机化合物。

12．如权利要求11所述的有机化合物分解方法，其中抗坏血酸和/或抗坏血酸盐以其水溶液的形式使用。

13．如权利要求11所述的有机化合物分解方法，其中有机化合物具有芳环。

14．如权利要求11所述的有机化合物分解方法，其中至少一种选自过氧化氢溶液、臭氧、铵、无机碱、无机碱盐、无机酸、无机酸盐、卟啉和金属卟啉的物质也用于分解有机化合物。