一种全氟化合物的降解方法

本发明涉及环境治理，尤其涉及一种全氟化合物的降解方法。

背景技术：

1、全氟化合物（perfluoroalkyl substances， pfass）是近年来最受关注的新污染物之一。pfass的耐热性和化学稳定性极强，广泛用于各种工业和民用领域，其中全氟辛酸（pfoa）和全氟辛烷磺酸（pfos）是最典型的两种全氟化合物。这类物质非常稳定，在环境中难以自然降解，在动物体内也不被代谢，因此可在全球范围内进行远距离传输，而且在食物网中具有生物累积和放大现象，对生态系统和人类健康造成严重威胁。pfass分子中的c-f键极性强，键能高，极难被水解、光解、氧化和还原，因此常规的水处理技术，如臭氧氧化、活性污泥、厌氧消化、加氯消毒、芬顿氧化等无法将其降解，活性炭吸附、离子交换和反渗透等方法可去除水体中pfass，但仍需后续方法将其彻底消除以避免造成二次污染。水合电子还原法在降解pfass方面具有独特优势，如：具有高效性、普适性和脱氟彻底等优点。但是，水合电子还原法还存在局限，因为母体物质在紫外照射下发生光致电离并产生水合电子后，性质和结构发生变化，不能再继续产生水合电子，因此母体在反应中需要持续添加，消耗大。因此，探寻能够持续产生水合电子且自身结构稳定的母体物质，对开发高效降解pfass的方法意义重大。

技术实现思路

1、本发明提供一种全氟化合物的降解方法，用以解决现有降解全氟化合物的方法存在降解和脱氟效率不高等问题。

2、根据本发明的第一方面，本发明提供一种全氟化合物的降解方法，包括如下步骤：

3、采用吲哚通过聚合反应合成聚吲哚；

4、将合成的所述聚吲哚与全氟化合物混合形成混合液；将形成的所述混合液进行光照，以使所述聚吲哚产生水合电子降解全氟化合物。

5、本发明的原理为：水合电子（hydrated electron，eaq-）的氧化还原电位为-2.9 v，在降解pfass时可以有效进攻其c-f键，实现c-f键断裂，脱氟率高，具有良好的应用前景。常用的产生水合电子的方法是紫外光照碘离子（i-）或亚硫酸根离子（so32-）。发明人在前期研究中发现吲哚（indole）也可在紫外照射下产生水合电子，并可用于pfass降解。但是，以上这些物质的单体在产生1个水合电子后，性质和结构发生变化，不能再产生水合电子，因此水合电子产率难以超越100%，导致在使用过程中母体持续消耗。一般来说，聚合物往往比单体分子更稳定。例如乙烯、苯乙烯等，通过聚合反应可以生成结构更加稳定的聚乙烯或聚苯乙烯。由此，发明人提出将吲哚聚合生成聚吲哚，以期在保留光致电离产生水合电子性质的同时，兼具结构稳定性，从而持续稳定的产生水合电子。

6、吲哚可以通过聚合反应生成聚吲哚，聚合主要发生在其2，3号位，吲哚结构不受破坏。目前，对于聚吲哚光化学性质的研究极少，能否在光照下产生水合电子，尚属未知。发明人通过化学氧化法，在水溶液中合成了聚吲哚，并开展了聚吲哚光生水合电子降解pfass的实验研究。结果首次发现，聚吲哚可以在紫外照射下产生水合电子并降解pfass。重复利用实验表明，聚吲哚在反应中结构稳定，可以持续产生水合电子，水合电子产率突破了100%，证明了将吲哚聚合生成聚吲哚，不仅保留了吲哚单元光致电离产生水合电子的能力，且聚合后的高度共轭结构，增加了分子的结构稳定性，使聚吲哚具备了持续稳定产生水合电子的能力，突破了水合电子产率的理论上限。

7、进一步地，所述采用吲哚通过聚合反应合成聚吲哚具体包括如下步骤：

8、称取三氯化铁溶解到乙腈溶液，形成三氯化铁溶液；称取吲哚溶解到乙腈溶液，形成吲哚溶液；

9、在氮气氛围下，将所述吲哚溶液逐滴加入所述三氯化铁溶液中，再进行振遥，然后过滤得到聚吲哚颗粒；使用有机溶剂和水反复清洗聚吲哚颗粒以去除杂质，然后真空干燥，过筛，得到聚吲哚。

10、上述方案中，采用化学氧化法，将吲哚单体在三氯化铁氧化剂的作用下进行氧化聚合生成聚吲哚，以期在保留光致电离产生水合电子性质的同时，兼具结构稳定性，从而持续稳定的产生水合电子。

11、进一步地，所述三氯化铁溶液的摩尔浓度为0.6-0.7mol/l。

12、上述方案中，通过将三氯化铁溶液的摩尔浓度限定在合理的范围值内，有利于提升聚合反应的效率。

13、进一步地，所述吲哚溶液的摩尔浓度为0.4-0.6mol/l。

14、上述方案中，通过将吲哚溶液的摩尔浓度限定在合理的范围值内，有利于提升聚合反应的效率。

15、进一步地，所述振遥的转速为100-300转/分钟，时间为10-14h；优选地，所述振遥的转速为200转/分钟，时间为12h；和/或，所述过滤是通过真空抽滤过0.22μm有机滤膜的方法。

16、上述方案中，通过将振遥的转速和时间限定在合理的范围值内，有利于聚合反应的充分进行，通过对过滤的方式做合理的限定，可以有效收集聚吲哚颗粒。

17、进一步地，所述有机溶剂为甲醇，水为50℃的热水；和/或，所述真空干燥是在60℃下真空干燥12h。

18、上述方案中，通过选定合适类型的洗涤溶剂，可以充分洗涤除去聚吲哚颗粒上的杂质，提高产品纯度。通过限定真空干燥的条件，可以达到优质干燥的目的。

19、进一步地，将合成的所述聚吲哚与全氟化合物混合形成混合液；将形成的所述混合液进行光照，以使所述聚吲哚产生水合电子降解全氟化合物具体包括如下步骤：

20、配制全氟化合物水溶液；

21、将合成的所述聚吲哚分散于配置的所述全氟化合物水溶液中，并调节ph值至5.0-7.0，然后搅拌均匀形成混合液；将低压汞灯浸没在混合液中，开灯进行降解反应。

22、上述方案中，将结构稳定的聚吲哚在紫外照射下产生水合电子并降解pfass，聚吲哚在反应中结构稳定，可以持续产生水合电子，水合电子产率突破了100%。

23、进一步地，所述降解反应体系为开放体系，不做隔绝空气处理。

24、上述方案中，降解反应体系为开放体系，不做隔绝空气处理，使得降解条件简单，不苛刻。

25、进一步地，所述降解反应温度控制在25±1℃，反应时间为1-6h，光源为一盏36w的低压汞灯，其出射光波长主要集中在254nm。

26、上述方案中，通过对降解反应的温度、时间和光源进行合理的选择，能提高降解效率。

27、进一步地，所述混合液中，聚吲哚和全氟化合物的重量比为（50-500）:1，反应用水为超纯水。优选地，所述混合液中，全氟化合物的浓度为2mg/l。

28、上述方案中，通过限定混合物中聚吲哚和全氟化合物的含量，可以更有效地使聚吲哚降解全氟化合物，提高降解效率。

29、本发明一种全氟化合物的降解方法将水合电子产率较高的吲哚聚合生成聚吲哚（pind），以聚吲哚为产生水合电子的母体，借助聚合后形成的高度共轭结构，增加聚吲哚分子结构的稳定性，以此实现在紫外光照下持续产生水合电子并有效降解pfass的目的。本发明首次发现聚吲哚可以持续产生水合电子，并能以此降解pfass，其有益效果是形成一种能够持续产生水合电子并有效降解pfass的新方法，对于应对pfass环境污染问题具有重要意义。

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