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废水中污染物定向重构强化跨介质资源转化的方法

发布时间:2021-1-22 9:55:26  中国污水处理工程网

申请日 2020.10.19

公开(公告)日 2021.01.15

IPC分类号 C10L3/00; C07C1/20; C07C9/14; C07C11/00; C07C11/02; C07C11/08; C07C11/10; C07C11/107;C02F1/30; C02F1/32; C02F101/34

摘要

本发明涉及一种废水中污染物定向重构强化跨介质资源转化的方法,所述方法通过光照定向重构水中有机物污染物,通过改变体系条件增加产物的亨利常数;进一步通过曝气强化定向重构产物的气液分离。所述方法绿色安全、简单易操作且成本低廉,不仅减少了双亲性污染物对水体以及大气的污染,而且同时通过界面绿色光化学获得了高选择性的烯烃,实现了缓解环境污染与能源短缺问题的双赢,为人类社会的可持续发展奠定了良好的基础。

权利要求书

1.一种废水中污染物定向重构强化跨介质资源转化的方法,其特征在于,所述方法包括如下步骤:

(1)定向重构:通过光照定向重构废水中的污染物分子结构,使生成的产物的亨利常数提高;

(2)气液分离:通过曝气强化定向重构产物的分离。

2.根据权利要求1所述的方法,其特征在于,步骤(1)所述光照的波长为100-2000nm,进一步优选为254-400nm;

优选的,步骤(1)所述光照的强度为0.01-200mW/cm2,优选为5-60mW/cm2;

优选地,步骤(1)所述光照的时间为至少2min。

3.根据权利要求1或2所述的方法,其特征在于,所述污染物包括阴离子表面活性剂、阳离子表面活性剂、非离子表面活性剂、两性表面活性剂、双子表面活性剂、Bola表面活性剂或Dendrimer型表面活性剂中的任意一种或至少两种的组合;

优选地,所述阴离子表面活性剂包括十二烷基苯磺酸钠、脂肪醇聚氧乙烯醚硫酸钠、脂肪醇聚氧乙烯醚硫酸铵、脂肪醇聚氧乙烯醚、月桂醇硫酸钠、烯烃硫酸盐、脂肪酸或全氟辛烷磺酸中的任意一种或至少两种的组合;

优选地,所述阳离子表面活性剂包括烷基咪唑啉类表面活性剂和/或季铵盐类表面活性剂;

优选地,所述非离子表面活性剂包括烷基酚聚氧乙烯醚类、脂肪胺类或邻苯二甲酸酯中的任意一种或至少两种的组合。

4.根据权利要求1-3任一项所述的方法,其特征在于,所述方法还包括定向重构之前向废水中添加添加剂的步骤;

优选地,所述添加剂包括催化剂、光敏剂、还原剂或氧化剂中的任意一种或至少两种的组合;

优选地,所述添加剂的添加量为0.0001-100g/L。

5.根据权利要求1-4任一项所述的方法,其特征在于,所述方法还包括定向重构之前调节废水离子强度至0.00001-100mol/Kg的步骤;

优选地,所述调节离子强度所用盐包括氯化盐、硫酸盐、磷酸盐、醋酸盐或硝酸盐中的任意一种或至少两种的组合。

6.根据权利要求1-5任一项所述的方法,其特征在于,步骤(1)所述定向重构还包括光照之前调节废水pH值为3-12的步骤;

优选地,所述调节废水pH值所用调节剂包括无机酸、无机碱或缓冲盐中的任意一种或至少两种的组合;

优选地,所述缓冲盐包括磷酸盐、碳酸盐、醋酸盐或甲酸盐中的任意一种或至少两种的组合;

优选地,步骤(1)所述光照过程中,废水的温度为0-100℃,优选为25-60℃。

7.根据权利要求1-6任一项所述的方法,其特征在于,步骤(2)所述曝气的气量为0-1000sccm,优选为1-100sccm。

8.根据权利要求7所述的方法,其特征在于,步骤(2)所述曝气所用气体包括氧气、空气或非氧化性气体中的任意一种或至少两种的组合;

优选地,所述非氧化性气体包括氮气、氢气或惰性气体中的任意一种或至少两种的组合。

9.根据权利要求1-8任一项所述的方法,其特征在于,所述方法包括如下步骤:

(1)定向重构:调节废水离子强度为1-10mol/Kg并使pH值为3-12,通过在25-60℃的条件下进行光照,定向重构废水中的污染物分子结构,使生成的产物的亨利常数提高;所述光照的波长为100-2000nm,光照的强度为0.01-200mW/cm2且光照的时间为至少2min;

(2)气液分离:通过曝气强化定向重构产物的分离;曝气所用气体包括氧气、空气或非氧化性气体中的任意一种或至少两种的组合;曝气的气量为1-100sccm。

说明书

一种废水中污染物定向重构强化跨介质资源转化的方法

技术领域

本发明属于水处理技术领域,涉及一种水中污染物的跨介质资源化方法,尤其涉及一种废水中污染物定向重构强化跨介质资源转化的方法。

背景技术

随着工农业和人口的快速发展,将有机污染物转化为有价值的功能材料或者能源物质,实现最大限度的资源化,从而达到同时减少环境问题和解决能源危机一直以来都是整个社会努力的目标。

近年来,以表面活性剂为代表的双亲性有机污染物物被广泛使用,其进入水体后以较高浓度富集在气水界面,由于气水界面是大气与水体的连接端口,不可避免会同时对水体安全和大气环境造成严重影响。

光是自然界存在的一种绿色清洁的可再生能源,是实现双亲性有机污染物“变废为宝”的前景手段。本发明首次对气水界面中高浓度双亲有机污染物首次研究其在光照下向气相烃类物质进行高选择性转化。本发明不仅减少了双亲性污染物对水体以及大气的污染,而且同时通过界面绿色光化学获得了能源物质烯烃,实现了缓解环境与能源短缺问题的双赢,为人类社会的可持续发展奠定了良好的基础。

发明内容

针对现有技术存在的不足,本发明的目的在于提供一种废水中污染物定向重构强化跨介质资源转化的方法,所述方法能够实现废水中污染物通过光化学定向重构生成的气体产物,通过改变体系条件提高产物的亨利常数,进一步通过曝气强化定向重构产物的气液分离。所述方法绿色安全、简单易操作且成本低廉,不仅去除了水中的有机污染物,同时能够获得气相资源化产物,实现了缓解环境污染与能源短缺问题的双赢,为人类社会的可持续发展提供了非常有前景的技术手段。

为达此目的,本发明采用以下技术方案:

本发明提供了一种水中污染物定向重构强化跨介质资源转化的方法,所述方法包括如下步骤:

(1)定向重构:通过光照定向重构废水中的污染物分子结构,使生成的产物的亨利常数提高;

(2)气液分离:通过曝气强化定向重构产物的分离。

本发明通过对水中的污染物分子进行定向重构,使废水中污染物的重构产物的亨利系数提高,而后通过简单的曝气,即可强化废水中资源化气相产物的气液分离;所述“强化”是指曝气能够显著提高定向重构产物的分离效率。所述方法绿色安全、简单易操作且成本低廉,不仅去除了水中的有机污染物,同时获得的气相产物可作为化工原料应用于口罩、防护服以及清洁剂等技术领域,实现了缓解环境污染与能源短缺问题的双赢。

优选地,步骤(1)所述光照的波长为100-2000nm,例如可以是100nm、200nm、300nm、400nm、500nm、600nm、700nm、800nm、900nm、1000nm、1100nm、1200nm、1300nm、1400nm、1500nm、1600nm、1700nm、1800nm、1900nm或2000nm,但不限于所列举的数值,数值范围内其它未列举的数值同样适用,优选为254-400nm。

如所述光照的波长超过400nm时,在不存在任何者光敏剂的条件下无法对废水中所要处理的污染物进行充分定向重构,因此也就无法通过曝气强化污染物与水的分离;而当光照的波长低于100nm时,气相产物几乎全部裂解,无法获得目标产物,故无法通过曝气强化分离。具体的,当光照的波长超过400nm时,某些污染物需要在光敏剂的辅助下进行光化学重构,从降低处理成本以及降低废水后续处理难度的角度出发,所述光照的波长优选为254-400nm。

优选地,步骤(1)所述光照的强度为0.01-200mW/cm2,例如可以是0.01mW/cm2、0.05mW/cm2、0.1mW/cm2、1mW/cm2、2mW/cm2、3mW/cm2、4mW/cm2、5mW/cm2、10mW/cm2、20mW/cm2、30mW/cm2、40mW/cm2、50mW/cm2、60mW/cm2、70mW/cm2、80mW/cm2、90mW/cm2、100mW/cm2、120mW/cm2、150mW/cm2、160mW/cm2、180mW/cm2或200mW/cm2,但不限于所列举的数值,数值范围内其它未列举的数值同样适用,优选为5-60mW/cm2。

优选地,步骤(1)所述光照的时间为至少2min,例如可以是2min、3min、4min、5min、6min或10min,但不限于所列举的数值,数值范围内其它未列举的数值同样适用。在光照强度低至0.01mW/cm2的条件下,光照时间最长2min即可实现废水中污染物的定向重构转化,因此,步骤(1)所述光照的时间为至少2min即可。

优选地,所述污染物包括阴离子表面活性剂、阳离子表面活性剂、非离子表面活性剂、两性表面活性剂、双子表面活性剂、Bola表面活性剂或Dendrimer型表面活性剂中的任意一种或至少两种的组合;典型但非限制性的组合包括阴离子表面活性剂与阳离子表面活性剂的组合,阳离子表面活性剂与非离子表面活性剂的组合,非离子表面活性剂与两性表面活性剂的组合,两性表面活性剂与双子表面活性剂的组合,双子表面活性剂与Bola表面活性剂的组合,Bola表面活性剂与Dendrimer型表面活性剂的组合。

优选地,所述污染物包括阴离子表面活性剂、阳离子表面活性剂或非离子表面活性剂中的任意一种或至少两种的组合;典型但非限制性的组合包括阴离子表面活性剂与阳离子表面活性剂的组合,阳离子表面活性剂与非离子表面活性剂的组合,阴离子表面活性剂与非离子表面活性剂的组合,或,阴离子表面活性剂、阳离子表面活性剂与非离子表面活性剂的组合。

优选地,所述阳离子表面活性剂包括烷基咪唑啉类表面活性剂和/或季铵盐类表面活性剂。所述季铵盐类表面活性剂包括烷基三甲基铵盐类、烷基二甲基苄基胺类、吡啶鎓盐类或氯苄铵鎓盐类中的任意一种或至少两种的组合。

优选地,所述非离子表面活性剂包括烷基酚聚氧乙烯醚类、脂肪胺类或邻苯二价酸酯类中的任意一种或至少两种的组合。

本发明所述脂肪胺类包括C1-C30饱和脂肪胺和/或C1-C30不饱和脂肪胺。

所述C1-C30饱和脂肪胺包括C1饱和脂肪胺、C2饱和脂肪胺、C3饱和脂肪胺、C4饱和脂肪胺、C5饱和脂肪胺、C6饱和脂肪胺、C7饱和脂肪胺、C8饱和脂肪胺、C9饱和脂肪胺、C10饱和脂肪胺、C11饱和脂肪胺、C12饱和脂肪胺、C13饱和脂肪胺、C14饱和脂肪胺、C15饱和脂肪胺、C16饱和脂肪胺、C17饱和脂肪胺、C18饱和脂肪胺、C19饱和脂肪胺、C20饱和脂肪胺、C21饱和脂肪胺、C22饱和脂肪胺、C23饱和脂肪胺、C24饱和脂肪胺、C25饱和脂肪胺、C26饱和脂肪胺、C27饱和脂肪胺、C28饱和脂肪胺、C29饱和脂肪胺或C30饱和脂肪胺中的任意一种或至少两种的组合。

所述C1-C30不饱和脂肪胺包括C1不饱和脂肪胺、C2不饱和脂肪胺、C3不饱和脂肪胺、C4不饱和脂肪胺、C5不饱和脂肪胺、C6不饱和脂肪胺、C7不饱和脂肪胺、C8不饱和脂肪胺、C9不饱和脂肪胺、C10不饱和脂肪胺、C11不饱和脂肪胺、C12不饱和脂肪胺、C13不饱和脂肪胺、C14不饱和脂肪胺、C15不饱和脂肪胺、C16不饱和脂肪胺、C17不饱和脂肪胺、C18不饱和脂肪胺、C19不饱和脂肪胺、C20不饱和脂肪胺、C21不饱和脂肪胺、C22不饱和脂肪胺、C23不饱和脂肪胺、C24不饱和脂肪胺、C25不饱和脂肪胺、C26不饱和脂肪胺、C27不饱和脂肪胺、C28不饱和脂肪胺、C29不饱和脂肪胺或C30不饱和脂肪胺中的任意一种或至少两种的组合。

所述邻苯二甲酸酯包括邻苯二甲酸二丁酯和/或邻苯二甲酸二异辛酯。

优选地,所述阴离子表面活性剂包括十二烷基苯磺酸钠、脂肪醇聚氧乙烯醚硫酸钠、脂肪醇聚氧乙烯醚硫酸铵、脂肪醇聚氧乙烯醚、月桂醇硫酸钠、烯烃硫酸盐、脂肪酸或全氟辛烷磺酸中的任意一种或至少两种的组合。

本发明所述脂肪酸包括C1-C30饱和脂肪酸和/或C1-C30不饱和脂肪酸。

所述C1-C30饱和脂肪酸包括C1饱和脂肪酸、C2饱和脂肪酸、C3饱和脂肪酸、C4饱和脂肪酸、C5饱和脂肪酸、C6饱和脂肪酸、C7饱和脂肪酸、C8饱和脂肪酸、C9饱和脂肪酸、C10饱和脂肪酸、C11饱和脂肪酸、C12饱和脂肪酸、C13饱和脂肪酸、C14饱和脂肪酸、C15饱和脂肪酸、C16饱和脂肪酸、C17饱和脂肪酸、C18饱和脂肪酸、C19饱和脂肪酸、C20饱和脂肪酸、C21饱和脂肪酸、C22饱和脂肪酸、C23饱和脂肪酸、C24饱和脂肪酸、C25饱和脂肪酸、C26饱和脂肪酸、C27饱和脂肪酸、C28饱和脂肪酸、C29饱和脂肪酸或C30饱和脂肪酸中的任意一种或至少两种的组合。

所述C1-C30不饱和脂肪酸包括C1不饱和脂肪酸、C2不饱和脂肪酸、C3不饱和脂肪酸、C4不饱和脂肪酸、C5不饱和脂肪酸、C6不饱和脂肪酸、C7不饱和脂肪酸、C8不饱和脂肪酸、C9不饱和脂肪酸、C10不饱和脂肪酸、C11不饱和脂肪酸、C12不饱和脂肪酸、C13不饱和脂肪酸、C14不饱和脂肪酸、C15不饱和脂肪酸、C16不饱和脂肪酸、C17不饱和脂肪酸、C18不饱和脂肪酸、C19不饱和脂肪酸、C20不饱和脂肪酸、C21不饱和脂肪酸、C22不饱和脂肪酸、C23不饱和脂肪酸、C24不饱和脂肪酸、C25不饱和脂肪酸、C26不饱和脂肪酸、C27不饱和脂肪酸、C28不饱和脂肪酸、C29不饱和脂肪酸或C30不饱和脂肪酸中的任意一种或至少两种的组合。

优选地,所述两性表面活性剂包括氨基酸型两性表面活性剂、甜菜碱型两性表面活性剂、咪唑啉型两性表面活性剂或氧化胺型量型表面活性剂中的任意一种或至少两种的组合。典型但非限制性的组合包括氨基酸型两性表面活性剂与甜菜碱型两性表面活性剂的组合,甜菜碱型两性表面活性剂与咪唑啉型两性表面活性剂的组合,咪唑啉型两性表面活性剂与氧化胺型量型表面活性剂的组合,或氨基酸型两性表面活性剂、甜菜碱型两性表面活性剂、咪唑啉型两性表面活性剂与氧化胺型两性表面活性剂的组合。

所述双子表面活性剂包括阳离子型双子表面活性剂、阴离子型双子表面活性剂、非离子型双子表面活性剂或两性离子双子表面活性剂中的任意一种或至少两种的组合。也就是说,本发明所述双子表面活性剂为本领域常规的双子表面活性剂,本发明提供的方法能够对常规双子表面活性剂进行有效处理。

所述Bola表面活性剂为本领域常规的Bola表面活性剂,本发明所述方法能够对废水中的Bola表面活性剂进行有效处理。

所述Dendrimer表面活性剂为本领域常规的Dendrimer表面活性剂,本发明所述方法能够对废水中的Dendrimer表面活性剂进行有效处理。

本发明所述污染物为双亲性污染物,在废水中易富集于气液界面处,本发明通过光照使所述污染物发生光还原或光氧化,从而使污染物生成亨利常数更高的资源化产物,进而实现通过曝气强化光还原或光氧化后污染物的分离。

示例性的,所述污染物为壬酸,在光照条件下还原为壬醛继而生成烯烃,产物烯烃的亨利系数较壬酸得到提高,而后在曝气条件下强化烯烃的分离,从而使还原产物烯烃得以回收利用。

示例性的,所述污染物为壬醇,在光照条件下氧化为壬醛继而生成烯烃,产物亨利系数较壬醇得到提高,而后在曝气条件下强化产物的分离,使其得以回收利用。

优选地,所述方法还包括定向重构之前向废水中添加添加剂的步骤。

优选地,所述添加剂包括催化剂、光敏剂、还原剂或氧化剂中的任意一种或至少两种的组合,典型但非限制性的组合包括催化剂与光敏剂的组合,光敏剂与还原剂的组合,光敏剂与氧化剂的组合,催化剂、光敏剂与还原剂的组合,或,催化剂、光敏剂与氧化剂的组合。

所述催化剂包括二氧化钛、氧化锌、氧化锡、二氧化锆或硫化镉中的任意一种或至少两种的组合,典型但非限制性的组合包括二氧化钛与氧化锌的组合,氧化锌与氧化锡的组合,氧化锡与二氧化锆的组合,二氧化锆与硫化镉的组合,二氧化钛、氧化锌与氧化锡的组合,氧化锌、氧化锡与二氧化锆的组合,氧化锡、二氧化锆与硫化镉的组合,或二氧化钛、氧化锌、氧化锡、二氧化锆与硫化镉的组合。

所述光敏剂包括偶氮二异丁腈、核黄素、安息香二甲醚或二苯甲酮中的任意一种或至少两种的组合,典型但非限制性的组合包括偶氮二异丁腈与核黄素的组合,核黄素与安息香二甲醚的组合,安息香二甲醚与二苯甲酮的组合,偶氮二异丁腈、核黄素与安息香二甲醚的组合,核黄素、安息香二甲醚与二苯甲酮的组合,或偶氮二异丁腈、核黄素、安息香二甲醚与二苯甲酮的组合。

所述还原剂包括但不限于活泼金属单质、还原性非金属单质、具有还原性的阴离子或具有还原性的阳离子中的任意一种或至少两种的组合。

所述活泼金属单质包括但不限于钠单质、镁单质或铝单质中的任意一种或至少两种的组合;所述还原性非金属单质包括但不限于H2和/或C;所述具有还原性的阴离子包括但不限于SO32-,所述具有还原性的阳离子包括但不限于Fe2+、Sn2+或Pb2+。

所述氧化剂包括酸性介质氧化剂、碱性介质氧化剂或中性氧化剂中的任意一种或至少两种的组合。

本发明所述酸性介质氧化剂包括过氧化氢、过氧乙酸、重铬酸钠、铬酸、硝酸、高锰酸钾或过硫酸铵中的任意一种或至少两种的组合,典型但非限制性的组合包括过氧化氢与过氧乙酸的组合,过氧乙酸与重铬酸钠的组合,重铬酸钠与硝酸的组合,硝酸与高锰酸钾的组合,高锰酸钾与过硫酸铵的组合,等。

所述碱性介质氧化剂包括次氯酸钠、过硫酸钠、过硼酸钠或过硼酸钾中的任意一种或至少两种的组合,典型但非限制性的组合包括次氯酸钠与过硫酸钠的组合,过硫酸钠与过硼酸钠的组合,过硼酸钠与过硼酸钾的组合,次氯酸钠、过硫酸钠与过硼酸钠的组合,过硫酸钠、过硼酸钠与过硼酸钾的组合,或次氯酸钠、过硫酸钠、过硼酸钠与过硼酸钾的组合。

所述中性氧化剂包括溴和/或碘。

所述催化剂和/或光敏剂的添加能够降低污染物定向重构所需光照的波长,进而能够降低能耗;优选地,当光照波长在400nm以上时,添加光敏剂;所述还原剂的添加能够使需要还原的污染物保持还原态,从而保证产物不被氧化且促进需要还原的污染物定向重构为具有较高的亨利常数的产物,进而曝气可获得更高产量和选择性的产物;而氧化剂的添加促使需要氧化的污染物更加快速转化为重构产物,从而保证更高效地向具有较高的亨利常数产物进行定向重构,进而曝气强化产物从液相到气相的分离效果。

优选地,所述添加剂的添加量为0.0001-100g/L,例如可以是0.0001g/L、1g/L、5g/L、10g/L、20g/L、30g/L、35g/L、40g/L、50g/L、60g/L、70g/L、80g/L、90g/L或100g/L,但不限于所列举的数值,数值范围内其它未列举的数值同样适用。

过多的添加剂会增大废水的后续处理成本,而且,过多的添加剂还会影响曝气强化的效果。示例性的,当光敏剂添加量过多时,光照条件下光敏剂存在与污染物竞争的问题,不仅不利于降低所述方法的成本,还会导致目标重构产物的产量降低。

优选地,所述光敏剂的添加量为10-30mg/L,例如可以是10mg/L、15mg/L、20mg/L、25mg/L或30mg/L,但不限于所列举的数值,数值范围内其它未列举的数值同样适用。

优选地,所述方法还包括定向重构之前调节废水离子强度至0.00001-100mol/kg的步骤,例如可以是0.00001mol/Kg、1mol/Kg、1.5mol/Kg、2mol/Kg、3mol/kg、4mol/kg、5mol/Kg、10mol/Kg、15mol/Kg、20mol/Kg、30mol/Kg、40mol/Kg、50mol/Kg、60mol/Kg、70mol/Kg、80mol/Kg、90mol/Kg或100mol/Kg,但不限于所列举的数值,数值范围内其它未列举的数值同样适用。

离子强度提高有利于进一步提高气相产物的亨利常数,从而促进后续的分离纯化,但过高的离子强度容易使废水乳化,从而不利于污染物在光照条件下发生反应,综合考虑定向重构的效果,定向重构之前调节废水离子强度为1-10mol/Kg。

优选地,所述调节离子强度为使用无机盐调节离子强度。

优选地,所述无机盐包括氯化盐、硫酸盐、磷酸盐、醋酸盐或硝酸盐中的任意一种或至少两种的组合,典型但非限制性的组合包括氯化盐与硫酸盐的组合,硫酸盐与磷酸盐的组合,磷酸盐与醋酸盐的组合,醋酸盐与硝酸盐的组合,氯化盐、硫酸盐与磷酸盐的组合,硫酸盐、磷酸盐与醋酸盐的组合,磷酸盐、醋酸盐与硝酸盐的组合,或氯化盐、硫酸盐、磷酸盐、醋酸盐与硝酸盐的组合。

优选地,步骤(1)所述定向重构还包括光照之前调节废水pH值为3-12的步骤,调节后pH值为3-12,例如可以是3、4、5、6、7、8、9、10、11或12,但不限于所列举的数值,数值范围内其它未列举的数值同样适用。

调节pH值后的具体数值根据所处理污染物的具体种类确定,示例性的,当所述污染物为壬胺时,调节废水pH值为3;当所述污染物为壬醛时,调节废水的pH值为12。

优选地,所述调节废水pH值所用调节剂包括无机酸、无机碱或缓冲盐中的任意一种或至少两种的组合。

本发明所述无机酸为本领域常规无机酸,所述无机酸的选择只要能够实现所述废水的pH值调节即可,本发明不对所述无机酸的具体种类做过多限定;所述无机碱为本领域常规无机碱,所述无机碱的选择只要能够实现所述废水的pH值调节即可,本发明不对所述无机碱的具体种类做过多限定。

优选地,所述缓冲盐包括磷酸盐、碳酸盐、醋酸盐或甲酸盐中的任意一种或至少两种的组合;典型但非限制性的组合包括磷酸盐与碳酸盐的组合,碳酸盐与醋酸盐的组合,醋酸盐与甲酸盐的组合,磷酸盐、碳酸盐与醋酸盐的组合,碳酸盐、醋酸盐与甲酸盐的组合,或,磷酸盐、碳酸盐、醋酸盐与甲酸盐的组合。

优选地,步骤(1)所述光照过程中,废水的温度为0-100℃;例如可以是0℃、10℃、15℃、25℃、30℃、35℃、40℃、45℃、50℃、55℃、60℃、70℃、80℃、90℃或100℃,但不限于所列举的数值,数值范围内其它未列举的数值同样适用;优选为25-60℃。

在本发明所述光照的废水温度条件下可以实现定型重构后生成产物的高选择性分离,但过高的温度使未定向重构的双亲性污染物的亨利常数提高,从而也会转移至气相中,从而降低定向重构后产物的选择性。综合考虑定向重构后产物的产量以及选择性,所述光照过程中废水的温度优选为25-60℃。

优选地,步骤(2)所述曝气的气量为0-1000sccm,例如可以是5sccm、10sccm、20sccm、30sccm、50sccm、60sccm、80sccm、100sccm、150sccm、200sccm、300sccm、400sccm、500sccm、600sccm、700sccm、800sccm、900sccm或1000sccm,但不限于所列举的数值,数值范围内其它未列举的数值同样适用,优选为1-100sccm。

光照定向重构废水中的污染物分子结构后,定向重构后的产物由于亨利常数提高,自身具有一定向气相转移的速率,但自然条件下难以实现高效甚至100%的定向重构产物与废水的分离。对此,本发明通过曝气强化,实现了定向重构产物高效甚至100%的分离。

优选地,步骤(2)所述曝气所用气体包括氧气、空气或非氧化性气体中的任意一种或至少两种的组合。典型但非限制性气体的组合包括氧气与空气的组合,或,空气与非氧化性气体的组合。

优选地,所述非氧化性气体包括氮气、氢气或惰性气体中的任意一种或至少两种的组合,典型但非限制性的组合包括氮气与氢气的组合,氢气与惰性气体的组合,氮气与惰性气体的组合,或氮气、氢气与惰性气体的组合。

当所述污染物为需要通过光还原进行定向重构的污染物时,所述曝气所用气体优选为非氧化性气体;当所述污染物为需要通过光氧化进行定向重构的污染物时,所述曝气所用气体优选为氧气和/或空气。

作为本发明所述方法的优选技术方案,所述方法包括如下步骤:

(1)定向重构:调节废水离子强度为1-10mol/Kg并使pH值为3-12,通过在25-60℃的条件下进行光照,定向重构废水中的污染物分子结构,使重构产物的亨利常数提高;所述光照的波长为100-2000nm,光照的强度为0.01-200mW/cm2且光照的时间为至少2min;

(2)气液分离:通过曝气强化定向重构产物的分离;曝气所用气体包括氧气、空气或非氧化性气体中的任意一种或至少两种的组合;曝气的气量为1-100sccm。

本发明所述的数值范围不仅包括上述例举的点值,还包括没有例举出的上述数值范围之间的任意的点值,限于篇幅及出于简明的考虑,本发明不再穷尽列举所述范围包括的具体点值。

与现有技术相比,本发明的有益效果为:

本发明提供的方法绿色安全、简单易操作且成本低廉,不仅减少了双亲性污染物对水体以及大气的污染,而且同时通过界面绿色光化学获得了烯烃,实现了缓解环境与能源短缺问题的双赢,为人类社会的可持续发展奠定了良好的基础。

发明人 (曹宏斌;赵赫;代琴;林景怡;张笛;)

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