一种多环芳烃的降解方法和应用

本发明属于有机污染物处理，特别涉及一种多环芳烃的降解方法和应用。

背景技术：

1、多环芳烃(polycyclic aromatic hydrocarbons，pahs)是指2个或2个以上苯环以线状、角状或簇状排列组合而成的一类稠环化合物，其对生物具有致癌、致畸和致突变的三致效应。pahs广泛分布于大气、水体和土壤中，可通过皮肤、呼吸道和消化道进入人体，对人体健康造成极大危害，环境中pahs的存在对人类健康和生态环境安全构成了严重威胁。

2、pahs从水环境中去除的自然衰减过程有物理过程(扩散、沉淀、分散、挥发、吸附)，化学过程(氧化/还原)和生物过程(生物降解、植物修复、生物稳定化)。物理过程中污染物只是被转移，不能被彻底降解，并且可能再次回到水体中，因此物理过程不能从根本上解决pahs污染的问题。生物降解是pahs的主要自然降解过程之一，已经发现有几种细菌可以在pahs原位降解过程中产生影响，包括分枝杆菌、假单胞菌、芽孢杆菌等，但是在自然条件下，分子量更高的pahs很难被生物降解，而且生物降解所需周期较长。化学降解通过氧化还原等一系列反应去除pahs，在这个过程中不会产生二次污染且降解时间短，但是化学降解对实验条件要求严格，并且所使用的催化剂可能产生二次污染等问题。

3、因此，亟需提供一种多环芳烃的降解方法，使得多环芳烃具有良好的降解率，可有效降低对人体和环境的危害。

技术实现思路

1、本发明旨在解决上述现有技术中存在的一个或多个技术问题，至少提供一种有益的选择或创造条件。具体而言，本发明提供一种多环芳烃的降解方法，使得多环芳烃具有良好的降解率，可有效降低其对人体和环境的危害。

2、本发明的发明构思：本发明将多环芳烃、光敏剂混合，得到混合液，然后将混合液在光照条件下反应，完成多环芳烃的降解；所述光敏剂为双碘-氟硼二吡咯(2i-bdp)、py-ni和an-aci。本发明将特定种类的双碘-氟硼二吡咯(2i-bdp)、py-ni和an-aci作为光敏剂应用于多环芳烃的降解，双碘-氟硼二吡咯通过重原子效应在bdp结构上引入两个碘原子，从而有效增强其系间窜越，具有良好的可见光吸收能力及优异的光稳定性，可通过自由基引发反应、氧化还原反应以及能量转移等多种路径将激发态能量传递给反应物，进而在水处理中可以将能量传递给基态氧产生单线态氧降解多环芳烃，py-ni和an-aci也具有良好的产单线态氧能力，三者共同作用并结合光照条件处理使得多环芳烃具有良好的降解率，降解率可达90％以上，对苯并[a]芘的降解率可达98.1％，可有效降低其对人体和环境的危害。

3、因此，本发明的第一方面提供一种多环芳烃的降解方法。

4、具体的，所述多环芳烃的降解方法，包括以下步骤：

5、(1)将多环芳烃、光敏剂混合，得到混合液；

6、(2)步骤(1)所制得的混合液在光照条件下反应，完成多环芳烃的降解；

7、所述光敏剂为双碘-氟硼二吡咯、py-ni和an-aci；

8、所述py-ni、an-aci的结构式分别为：

9、

10、优选地，所述多环芳烃包括苯并[a]蒽、苯并[a]芘中的至少一种。

11、优选地，所述光敏剂中，所述双碘-氟硼二吡咯、py-ni和an-aci的质量浓度比为1：(0.8-1.2)：(0.8-1.2)；进一步优选地，所述光敏剂中，所述双碘-氟硼二吡咯、py-ni和an-aci的质量浓度比为1：(0.9-1.1)：(0.9-1.1)；更进一步优选地，所述光敏剂中，所述双碘-氟硼二吡咯、py-ni和an-aci的质量浓度比为1：1：1。

12、优选地，步骤(1)中，所述多环芳烃的浓度为0.08-0.12mg/l；进一步优选地，步骤(1)中，所述多环芳烃的浓度为0.09-0.11mg/l；更进一步优选地，步骤(1)中，所述多环芳烃的浓度为0.1mg/l。

13、优选地，步骤(1)中，所述光敏剂的浓度为0.1-0.20mg/l；进一步优选地，步骤(1)中，所述光敏剂的浓度为0.13-0.17mg/l；更进一步优选地，步骤(1)中，所述光敏剂的浓度为0.15mg/l。

14、优选地，所述多环芳烃和所述光敏剂在使用前需避光保存；所述保存的温度为0-5℃；进一步优选地，所述保存的温度为0-4℃。

15、优选地，所述多环芳烃和光敏剂的质量比为1：(1-3)；进一步优选地，所述多环芳烃和光敏剂的质量比为1：(1-2)。

16、优选地，步骤(1)还包括对所述混合液进行ph调节的过程，所述混合液的ph为2.5-12；进一步优选地，所述混合液的ph为3-11；更进一步优选地，所述混合液的ph为7。

17、优选地，步骤(2)中，所述光照条件的光源为白色荧光灯。

18、优选地，步骤(2)中，所述光照条件的光照强度为5000-50000lux；进一步优选地，5000-45000lux；再进一步优选地，所述光照强度为8000-35000lux；更进一步优选地，所述光照强度为20000-30000lux。

19、优选地，步骤(2)中，所述反应的时间为20-28h；进一步优选地，步骤(2)中，所述反应的时间为22-26h；更进一步优选地，步骤(2)中，所述反应的时间为24h。

20、具体的，所述反应为在光照摇床中进行的振荡反应；所述振荡反应的转速为140-180rpm；进一步优选地，所述振荡反应的转速为150-170rpm；更进一步优选地，所述振荡反应的转速为160rpm。

21、优选地，所述振荡反应的温度为18-26℃；进一步优选地，所述振荡反应的温度为20-24℃。

22、本发明的第二方面提供一种本发明第一方面所述的多环芳烃的降解方法在有机污染物处理领域中的应用。

23、相对于现有技术，本发明提供的技术方案的有益效果如下：

24、(1)本发明将多环芳烃、光敏剂混合，得到混合液，然后将混合液在光照条件下反应，完成多环芳烃的降解；光敏剂为双碘-氟硼二吡咯(2i-bdp)、py-ni和an-aci。本发明将特定种类的2i-bdp、py-ni以及an-aci作为光敏剂应用于多环芳烃的降解，三者共同作用并结合光照条件处理使得多环芳烃具有良好的降解率，降解率可达90％以上，苯并[a]芘的降解率甚至可达98.1％，可以高效降解pahs，有效降低其对人体和环境的危害。

25、(2)与传统的多环芳烃处理方法相比，本发明采用白色荧光灯进行光照降解，具有效率高、无需使用特殊光源进行光照、反应条件简单、处理方法简便易行等优点。

技术特征：

1.一种多环芳烃的降解方法，其特征在于，包括以下步骤：

2.根据权利要求1所述的降解方法，其特征在于，所述光敏剂中，所述双碘-氟硼二吡咯、py-ni和an-aci的质量浓度比为1：(0.8-1.2)：(0.8-1.2)。

3.根据权利要求1所述的降解方法，其特征在于，所述多环芳烃包括苯并[a]蒽、苯并[a]芘中的至少一种。

4.根据权利要求1所述的降解方法，其特征在于，步骤(1)中，所述多环芳烃的浓度为0.08-0.12mg/l。

5.根据权利要求1所述的降解方法，其特征在于，步骤(1)中，所述光敏剂的浓度为0.1-0.20mg/l。

6.根据权利要求1所述的降解方法，其特征在于，步骤(1)中，所述多环芳烃和光敏剂的质量比为1：(1-3)。

7.根据权利要求1-6任一项所述的降解方法，其特征在于，步骤(1)还包括对所述混合液进行ph调节的过程；所述混合液的ph为2.5-12。

8.根据权利要求1所述的降解方法，其特征在于，步骤(2)中，所述光照条件的光照强度为5000-50000lux。

9.根据权利要求1所述的降解方法，其特征在于，步骤(2)中，所述反应的时间为20-28h。

10.权利要求1-9任一项所述的降解方法在有机污染物处理领域中的应用。

技术总结本发明属于有机污染物处理技术领域，特别涉及一种多环芳烃的降解方法和应用。本发明多环芳烃的降解方法，包括以下步骤：(1)将多环芳烃、光敏剂混合，得到混合液；(2)步骤(1)所制得的混合液在光照条件下反应，完成多环芳烃的降解；光敏剂为双碘‑氟硼二吡咯、PY‑NI和AN‑ACI；PY‑NI、AN‑ACI的结构式分别为：本发明选取特定种类的2I‑BDP、PY‑NI和AN‑ACI作为光敏剂，具有良好的可见光吸收能力和光稳定性，使PAHs具有良好的降解率，降解率可90％以上，苯并[a]芘的降解率甚至可达98.1％，可有效降低其对人体和环境的危害。技术研发人员：罗丽娟,覃一尧,栾天罡,梁辉,籍少敏受保护的技术使用者：广东工业大学技术研发日：技术公布日：2024/6/13