一种紫外光降解黏土矿物表面多氯萘的方法与流程

1.本发明属于有机污染物的处理领域，尤其涉及固相表面多氯萘的降解方法。


背景技术：

2.多氯化萘，简称多氯萘(polychlorinated naphthalenes，pcns)，是通过对熔融的萘进行氯化反应生成的一类持久性有机污染物，结构上与多氯联苯相似，属于有机卤代化合物的一种，由于卤素具有很强的吸电子诱导效应，进一步增强了有机卤化物的分子极性，促进了其与酶系统在生物体内的融合，从而对机体产生不良反应，因此大多有机卤代化合物都具有毒害作用，特别是“三致”(致癌、致畸、致突变)作用、对人体健康危害极大。
3.多氯萘已在环境中的各种基质中被检测到，包括空气、土壤和沉积物。其中三氯萘作为多氯萘的典型代表，在各种环境基质中均为主要异构体。由于其疏水性，实际环境中三氯萘更倾向于吸附在颗粒物、土壤和沉积物等固体表面。
4.针对固相表面的多氯萘的降解方法，可分为机械化学降解、生物降解和光化学降解三大类，其中机械化学(mc)处理主要为研磨处理，常常使用cao作为添加剂，多用在八氯萘中。生物降解可以推演出详细的降解过程，多用在少氯萘的降解中，且因为成本过高而不能投入实践应用。由于多氯萘对于波长大于300nm的紫外光有吸收，因此光化学也成为多氯萘降解的主要方式。但是以上方式都忽略了三氯萘这种半挥发性且背景值高的同源群。


技术实现要素：

5.针对现有技术的不足，本发明的目的是提供一种紫外光降解黏土矿物表面三氯萘的方法。
6.为实现上述目的，本发明采用的技术方案如下：一种紫外光降解黏土矿物表面多氯萘的方法，方法如下：将吸附有多氯萘的黏土矿物置于人工气候箱内进行紫外光照射。
7.进一步的，上述的方法，所述人工气候箱内，用8根功率为30w，辐照度0.15w/m2，波长365nm的紫外灯作为紫外光照射的光源。
8.进一步的，上述的方法，控制人工气候箱内的温度为25℃、相对湿度为70％。
9.进一步的，上述的方法，所述黏土矿物为高岭土。
10.进一步的，上述的方法，紫外光光源距离样品10
‑
15cm。
11.进一步的，上述的方法，所述多氯萘为三氯萘。
12.本发明的有益效果是：本方法可以有效降解有机污染物三氯萘，降解率可以达到82％。本发明的方法降解三氯萘，方法简单，成本低廉，具有良好的社会效益和环境效益。
附图说明
13.图1是人工气候箱内光反应(上层)、暗反应(下层)示意图。
14.图2是高岭土层中不同三氯萘初始浓度下的光反应。
15.图3是高岭土层中不同三氯萘初始浓度下的暗反应。
具体实施方式
16.人工气候箱：如图1所示，箱体内，用8根功率为30w，辐照度0.15w/m2，波长365nm的紫外灯作为紫外光照射的光源。箱体内用隔板分为上下层，上层用于人工气候箱内光反应，下层用于人工气候箱内暗反应。
17.实施例1
18.(一)模拟样品的制备
19.向直径为60mm的培养皿内加入0.5g高岭土和5ml浓度为0.3mg/l的三氯萘溶液(以正己烷作溶剂)，摇匀，使高岭土均匀布满培养皿底，然后于70℃沙浴锅中加热12min，挥发掉正己烷，获得三氯萘与高岭土的固相混合物，经检测高岭土中三氯萘的浓度为3μg/g，作为模拟样品。
20.(二)降解
21.将模拟样品转移到圆底离心管中，并分为两组放到人工气候箱内进行试验，控制人工气候箱内的温度为25℃，相对湿度为70％。一组进行紫外光照射实验，另一组进行暗反应。两组样品分别在反应时间为0d、1d、2d、3d、4d、5d、6d、7d时取出。
22.(三)检测
23.1、将从人工气候箱中取出的圆底离心管，把其中的固相混合物移至称量纸，再转移到15ml尖底离心管中，并在尖底离心管内加入15ml正己烷，拧紧离心管盖后，将离心管放置在40khz、20℃的条件下超声20min，过程使用冰袋控温。
24.2、超声提取完毕后，将离心管从超声机中取出，使用离心机离心分离高岭土相和正己烷相，离心机转速为2000r/min，设置温度20℃，离心10min。
25.3、取正己烷相用吸管移至空离心管，摇匀后利用气相色谱仪进行定量测试。气相色谱条件为：进样口温度为260℃，ecd检测器的温度300℃，色谱柱为db
‑
5(30m
×
0.250mm)毛细血管柱，膜厚0.250μm。色谱柱程序升温条件为初始温度：180℃保留1min后以2℃min
‑1升到200℃保留2min，全部升温过程时长13min。进样量为1μl，分流比为9，载气为高纯氮气(纯度≥99.999％)，流速为1ml min
‑1，尾吹气流量40ml/min。
26.4、对气相色谱仪分析出的数据进行整理，结果如图2和图3所示，7d后光反应组三氯萘的转化率为84％，而暗反应组最高仅为17.8％。可见，受到紫外光照射的样品转化率均高于暗反应样品。
27.实施例2
28.(一)模拟样品的制备
29.向直径为60mm的培养皿内加入0.5g高岭土和5ml浓度为0.6mg/l的三氯萘溶液(以正己烷作溶剂)，摇匀，使高岭土均匀布满培养皿底，然后于70℃沙浴锅中加热12min，挥发掉正己烷，获得三氯萘与高岭土的固相混合物，经检测高岭土中三氯萘的浓度为6μg/g，作为模拟样品。
30.(二)降解
31.将模拟样品转移到圆底离心管中，并分为两组放到人工气候箱内进行试验，控制人工气候箱内的温度为25℃，相对湿度为70％。一组进行紫外光照射实验，另一组进行暗反应。两组样品分别在反应时间为0d、1d、2d、3d、4d、5d、6d、7d时取出。
32.(三)检测
33.方法同实施例1，结果如图2和图3所示，7d后光反应组三氯萘的转化率为82％，而暗反应组最高仅为14.36％。可见，受到紫外光照射的样品转化率均高于暗反应样品。
34.实施例3
35.(一)模拟样品的制备
36.向直径为60mm的培养皿内加入0.5g高岭土和5ml浓度为1.5mg/l的三氯萘溶液(以正己烷作溶剂)，摇匀，使高岭土均匀布满培养皿底，然后于70℃沙浴锅中加热12min，挥发掉正己烷，获得三氯萘与高岭土的固相混合物，经检测高岭土中三氯萘的浓度为15μg/g，作为模拟样品。
37.(二)降解
38.将模拟样品转移到圆底离心管中，并分为两组放到人工气候箱内进行试验，控制人工气候箱内的温度为25℃，相对湿度为70％。一组进行紫外光照射实验，另一组进行暗反应。两组样品分别在反应时间为0d、1d、2d、3d、4d、5d、6d、7d时取出。
39.(三)检测
40.方法同实施例1，结果如图2和图3所示，7d后光反应组三氯萘的转化率为76.95％，而暗反应组最高仅为13.56％。可见，受到紫外光照射的样品转化率均高于暗反应样品。
41.实施例4
42.(一)模拟样品的制备
43.向直径为60mm的培养皿内加入0.5g高岭土和5ml浓度为2.1mg/l的三氯萘溶液(以正己烷作溶剂)，摇匀，使高岭土均匀布满培养皿底，然后于70℃沙浴锅中加热12min，挥发掉正己烷，获得三氯萘与高岭土的固相混合物，经检测高岭土中三氯萘的浓度为21μg/g，作为模拟样品。
44.(二)降解
45.将模拟样品转移到圆底离心管中，并分为两组放到人工气候箱内进行试验，控制人工气候箱内的温度为25℃，相对湿度为70％。一组进行紫外光照射实验，另一组进行暗反应。两组样品分别在反应时间为0d、1d、2d、3d、4d、5d、6d、7d时取出。
46.(三)检测
47.方法同实施例1，结果如图2和图3所示，7d后光反应组三氯萘的转化率为66.34％，而暗反应组最高仅为12.07％。可见，受到紫外光照射的样品转化率均高于暗反应样品。
48.实施例5
49.(一)模拟样品的制备
50.向直径为60mm的培养皿内加入0.5g高岭土和5ml浓度为3.0mg/l的三氯萘溶液(以正己烷作溶剂)，摇匀，使高岭土均匀布满培养皿底，然后于70℃沙浴锅中加热12min，挥发掉正己烷，获得三氯萘与高岭土的固相混合物，经检测高岭土中三氯萘的浓度为30μg/g，作为模拟样品。
51.(二)降解
52.将模拟样品转移到圆底离心管中，并分为两组放到人工气候箱内进行试验，控制人工气候箱内的温度为25℃，相对湿度为70％。一组进行紫外光照射实验，另一组进行暗反应。两组样品分别在反应时间为0d、1d、2d、3d、4d、5d、6d、7d时取出。
53.(三)检测
54.方法同实施例1，结果如图2和图3所示，7d后光反应组三氯萘的转化率为70.02％，而暗反应组最高仅为9.00％。可见，受到紫外光照射的样品转化率均高于暗反应样品。
55.由图2
‑
图3可见，7d后光反应组三氯萘的转化率随着浓度的升高有降低的趋势，因为三氯萘浓度的降解是由活性自由基引起的，高岭土在紫外光的照射下会产生活性自由基，活性自由基攻击三氯萘分子，使其得到降解，高岭土中三氯萘浓度的升高会需要更多的活性自由基，但是紫外光照射下高岭土可以产生活性自由基的能力是有限的，因此光反应组三氯萘的转化率随着浓度的升高而降低。7d后暗反应组三氯萘的转化率同样随着浓度的升高而降低，但是暗反应浓度变化最多为17.8％，这可能是因为三氯萘的半挥发性所致。