一種鐵碳微電解和光降解兩段法協同降解全氟辛酸的方法
【技術領域】
[0001]本發明屬于環境工程水處理技術領域，是關于水體中持久性有機污染物全氟辛酸(PFOA)等全氟化合物的處理方法，具體為一種基于鐵碳微電解-VUV/Fenton體系降解水中全氟辛酸(PFOA)的方法。
【背景技術】
[0002]全氟化合物(PFCs)被廣泛應用于化學工業、機械工業、紡織業、造紙工業等行業。而全氟磺酸及全氟辛酸(PFOA)是目前應用最廣泛的全氟有機物，也是多種PFCs在環境中的最終轉化產物。其大量生產和使用已在全球生態系統中造成了嚴重的環境累積和持久性污染。
[0003]PFOA化學性質十分穩定，至今尚未發現它們在生物體內降解的證據和相關報道，也沒有發現其任何自然降解的研宄。一些常規的高級氧化技術(如03、o3/uv、03/H202和H202/Fe2+)均不能使其有效降解。目前雖然不少研宄者針對不同全氟類化合物開展了以生物降解、氧化還原、高溫焚燒等手段去除與回收技術方法的研宄，但它們均不同程度地存在降解效率低、速率慢、能耗高、回收率低、二次污染等弊端。因此，目前關于PFCs的修復研宄還處于發展階段，降解技術也主要為實驗研宄，應用較少。因此如何實現PFOA的有效降解是亟需解決的問題之一。
【發明內容】
[0004]本發明的目的在于提供一種基于鐵碳微電解-VUV/Fenton兩段法協同促進水中全氟辛酸脫氟的裝置和方法，該體系可實現PFOA的良好脫氟作用。
[0005]本發明的目的通過以下技術方案實現:
[0006]一種基于鐵碳微電解-VUV/Fenton兩段法協同降解全氟辛酸的裝置，該裝置由鐵碳微電解反應裝置和光降解反應裝置兩部分組成。
[0007]所述鐵碳微電解反應裝置，包括用于盛裝含PFOA的水溶液、活性炭和碳粉的鐵碳微電解反應器及設有的攪拌槳。該反應器由惰性材質制得。
[0008]所述光降解反應裝置，包括密閉遮光的隔箱及在隔箱內設置的恒溫磁力攪拌器，以及置于攪拌器上用于盛裝鐵碳微電解裝置出水的反應器，所述反應器內設有真空紫外燈，該反應器由惰性材質制得。
[0009]所述真空紫外燈連接電源的一端固定在反應器上方，另一端伸入反應器內。
[0010]一種鐵碳微電解和光降解兩段法協同降解全氟辛酸的方法，包括如下步驟:
[0011]a)活性炭的預處理:利用所要處理的全氟辛酸溶液浸泡活性炭24小時，用超純水沖洗干凈，晾干待用；
[0012]b)將待處理的全氟辛酸水溶液(沒有浸泡過活性炭的PFOA溶液)加入鐵碳微電解反應器，同時加入鐵粉和預處理后的活性炭，控制反應初始pH值在2?4之間，在室溫、攪拌的條件下反應I小時，出水；
[0013]c)鐵碳微電解反應器出水經抽濾后進入光降解反應器，同時加入H2O2作為氧化劑，控制PH值在2?4之間，插入真空紫外燈；在恒溫、攪拌的條件下反應3?5小時，即可出水。
[0014]所述活性炭投加量為7.5?17.5g/L，鐵粉投加量為2.5?12.5g/L。
[0015]所述活性炭投加量為12.5g/L，鐵粉投加量為7.5g/L，鐵碳微電解反應器和光降解反應器中pH均為3時，PFOA脫氟效果最佳，可根據水質情況、經濟性等確定實際反應條件。。
[0016]所述H2O2的濃度為 0.45 ?2.25g/L。
[0017]所述真空紫外燈的功率為8W，且能同時發射185nm和254nm的紫外光。
[0018]所述鐵碳微電解反應器和光降解反應器由聚四氟乙烯制得，其上設有取樣管。
[0019]所述攪拌速率均為200r/min。
[0020]本發明不需對含有PFOA的受污染水體進行預處理。紫外燈使用時需閉合反應器外的隔箱，防止紫外光對周圍操作人員造成傷害。投加氧化劑H2O2對體系起促進作用，該促進作用通過氧化劑提高光催化劑的再生速率及增加體系中氧濃度實現。
[0021]本發明與現有技術相比，具有如下優點:
[0022]I)本發明方法工藝簡單，光降解反應過程充分發揮了鐵碳微電解作用、光降解反應中的直接光解作用(VUV)和光催化降解作用(UV/Fenton)，實現了 PFOA的有效降解和脫
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[0023]2)反應條件簡單:該體系紫外燈功率為8W ;體系無需外加氣源，一般光催化體系需外加氣源持續供氣，而本發明體系在反應氣氛上無要求；該體系對溫度不敏感，反應溶液pH值在2?4范圍內即可實現有效脫氟，反應條件較簡單。
[0024]3)不需外加Fe3+:光降解階段直接利用鐵碳微電解產生的Fe 2+，既有Fenton氧化降解作用，又同時達到了直接光解和光催化降解作用。
[0025]4)降低毒性:本體系可以縮短全氟化合物的碳鏈長度，降低其毒性，減少殘留物，其有毒中間產物較光催化體系大為減少，有利于修復PFOA污染的環境。
【附圖說明】
[0026]圖1是本發明鐵碳微電解反應裝置的結構示意圖。
[0027]圖2是本發明光降解反應裝置的結構示意圖。
【具體實施方式】
[0028]下面結合實施例及附圖對本發明作進一步詳細的描述，但本發明的實施方式不限于此。
[0029]實施例1
[0030]一種鐵碳微電解-VUV/Fenton兩段法協同降解水中全氟辛酸的方法(鐵碳微電解)，該方法由鐵碳微電解反應和光降解反應兩部分組成。鐵碳微電解反應裝置，包括攪拌槳I及盛裝含全氟辛酸水溶液的反應器3，攪拌槳I置于反應器3中間。所述反應器3是由聚四氟乙烯制得的圓柱形器皿，其上設有取樣管2，反應器3中水溶液4是由全氟辛酸水溶液、活性炭以及鐵粉組成。光降解反應裝置，包括定時恒溫磁力攪拌器10和光降解反應器9，所述光降解反應器9置于定時恒溫磁力攪拌器10之上。光降解反應器9中放置紫外燈7，所述紫外燈7豎置于光降解反應器9內部。所述反應器9是由聚四氟乙烯制得的圓柱形器皿，其上設有取樣管5。
[0031]所述紫外燈的功率為8W，且能同時發射254nm和185nm的紫外光。
[0032]處理含PFOA的超純水，水樣原始pH為4.6，PFOA濃度為10mg/L，F—濃度約為O (未檢出)，不需預處理，可直接進行降解。
[0033]利用該裝置降解水中PFOA的方法，本實施例中不開啟紫外燈，即使用鐵碳微電解降解PFOA，包括如下步驟:
[0034]a)對活性炭進行預處理，稱取定量的活性炭，在所要處理的PFOA溶液中浸泡24小時，用超純水沖洗干