專(zhuān)利名稱：一種產(chǎn)生羥基自由基的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種利用粘土礦物的光化學(xué)活化作用，使粘土礦物在光作用下產(chǎn)生羥基自由基的方法，屬于光化學(xué)技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
羥基自由基(·OH)是非?；顫姷囊环N氧化性自由基，其標(biāo)準(zhǔn)電極電勢(shì)(2.80V)僅次于氟(2.87V)；與有機(jī)物反應(yīng)反應(yīng)的速率常數(shù)大，一般在106~1010mol-1Ls-1；無(wú)選擇性，幾乎可以氧化所有有機(jī)物；壽命短，在不同的環(huán)境介質(zhì)中，其存在時(shí)間有一定的差別，一般小于10-4s；利用羥基自由基來(lái)處理有機(jī)物，具有處理效率高，不產(chǎn)生二次污染等特點(diǎn)。羥基自由基的這些先進(jìn)氧化特性使它能夠應(yīng)用在污水深度處理等方面，是凈化自然界的綠色藥劑。目前人們突破傳統(tǒng)化學(xué)思維，為從源頭上解決環(huán)境問(wèn)題，所發(fā)展起來(lái)的高級(jí)氧化技術(shù)就是以羥基自由基的產(chǎn)生為標(biāo)志的。產(chǎn)生羥基自由基的高級(jí)氧化技術(shù)有電子輻射法、過(guò)氧化氫法、水激勵(lì)法、光催化方法等，而這些方法一般都采用加大量的氧化劑、催化劑或借助紫外光、超聲波的作用等途徑產(chǎn)生，因此在處理時(shí)間、效率及成本等方面都存在一定的問(wèn)題。而近些年環(huán)境保護(hù)和環(huán)境治理問(wèn)題愈來(lái)愈受到政府及社會(huì)的關(guān)注，因此迫切需要一種更加高效、簡(jiǎn)單、經(jīng)濟(jì)而又安全的方法來(lái)產(chǎn)生羥基自由基。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明針對(duì)目前產(chǎn)生羥基自由基的現(xiàn)有技術(shù)中在處理時(shí)間、效率及成本等方面存在的問(wèn)題，提供了一種利用粘土礦物的光化學(xué)活化作用，使粘土礦物在光作用下產(chǎn)生羥基自由基的方法，該方法具有成本低、易操作、工藝流程簡(jiǎn)單、無(wú)二次污染的優(yōu)點(diǎn)。
本發(fā)明提供的產(chǎn)生羥基自由基的方法是首先在水溶液中按10~25g/L的投加量加入粘土礦物高嶺土或蒙脫石，攪拌均勻制成懸浮液，調(diào)節(jié)懸浮液的pH值保持在2~10，然后將懸浮液置于光源下進(jìn)行照射，使懸浮液在光照下進(jìn)行光化學(xué)反應(yīng)產(chǎn)生羥基自由基，在光化學(xué)反應(yīng)過(guò)程中應(yīng)攪拌使溶液保持懸浮狀態(tài)。
懸浮液的pH值通過(guò)鹽酸或氫氧化鈉調(diào)節(jié)保持在2~10。采用的光源為波長(zhǎng)大于等于365nm的金屬鹵化物燈或高壓汞燈。
粘土礦物是一種新型環(huán)保材料，粘土礦物因其特有的成分及結(jié)構(gòu)特征而具有吸附、過(guò)濾、分離、離子交換、催化等優(yōu)異的物理性能和化學(xué)性能，具有良好的環(huán)境屬性，同時(shí)，又因它們儲(chǔ)量豐富、便于加工、價(jià)格低廉、應(yīng)用或加工處理工藝相對(duì)簡(jiǎn)單等特點(diǎn)，廣泛應(yīng)用于環(huán)境保護(hù)、石油工業(yè)、造紙工業(yè)、食品工業(yè)、化學(xué)工業(yè)、建筑工業(yè)以及農(nóng)業(yè)等各個(gè)領(lǐng)域。
本發(fā)明則是將粘土礦物應(yīng)用到光化學(xué)技術(shù)領(lǐng)域，利用粘土礦物獨(dú)特的晶體結(jié)構(gòu)和膠體性質(zhì)所產(chǎn)生的活性，及在粘土礦物中含有少量Fe2O3等過(guò)渡金屬氧化物，在光輻射下，產(chǎn)生電子-空穴對(duì)，在溶液中氧的作用下產(chǎn)生羥基自由基。
本發(fā)明的有益效果是1.加工羥基自由基的原料是水和粘土礦物，成本低廉。
2.不使用催化劑、溶劑等，不僅降低了生產(chǎn)過(guò)程中的污染，又降低了成本，實(shí)現(xiàn)了綠色生產(chǎn)。
3.在反應(yīng)后，粘土礦可以被方便、快速的回收，減少了浪費(fèi)，易于大規(guī)模的推廣使用。


附圖為在金屬鹵化燈或高壓汞燈(250W，λ≥365nm)的照射下蒙脫石與高嶺土產(chǎn)生羥基自由基，羥基自由基被苯捕獲后產(chǎn)生苯酚的量隨時(shí)間和酸度變化的曲線圖。圖中 蒙脫石(15g/L，pH＝5) 高嶺土(20g/L，pH＝7) 蒙脫石(20g/L，pH＝2)具體實(shí)施方式
下面通過(guò)實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步闡明。
實(shí)施例1反應(yīng)在一個(gè)裝有攪拌器的一升的燒杯中進(jìn)行，其中在一玻璃套筒中有一250瓦、波長(zhǎng)大于等于365nm的金屬鹵化燈被浸入該燒杯中。自來(lái)水不斷流過(guò)玻璃套以使之冷卻。反應(yīng)懸浮液的總體積約為400毫升。懸浮液由400毫升苯的飽和水溶液與6克蒙脫石攪拌均勻，并用鹽酸調(diào)節(jié)pH值為5所制成，用苯的飽和水溶液是為了使羥基自由基被苯捕獲。用電磁攪拌器攪拌，照射持續(xù)6小時(shí)。分別在1、2、3、4、5、6小時(shí)時(shí)取樣，并用高效液相色譜分析樣品中的苯酚。產(chǎn)生苯酚的量(即用于體現(xiàn)羥基自由基的量)見(jiàn)附圖。羥基自由基的產(chǎn)生量為4.85~11.31μmol/L。用苯酚的量來(lái)體現(xiàn)羥基自由基的量是由于苯和羥基自由基定量反應(yīng)產(chǎn)生苯酚，可以利用苯酚的濃度來(lái)確定體系中產(chǎn)生的羥基自由基的量。
實(shí)施例2反應(yīng)在一個(gè)裝有攪拌器的一升的燒杯中進(jìn)行，其中在一玻璃套筒中有一250瓦、波長(zhǎng)大于等于365nm的高壓汞燈被浸入該燒杯中。自來(lái)水不斷流過(guò)玻璃套以使之冷卻。反應(yīng)懸浮液的總體積約為400毫升。懸浮液由400毫升苯的飽和水溶液與8克高嶺土攪拌均勻，并用氫氧化鈉調(diào)節(jié)pH值為7所制成。用電磁攪拌器攪拌，照射持續(xù)6小時(shí)。分別在1、2、3、4、5、6小時(shí)時(shí)取樣，并用高效液相色譜分析樣品中的苯酚。產(chǎn)生苯酚的量(即用于體現(xiàn)羥基自由基的量)見(jiàn)附圖。羥基自由基的產(chǎn)生量為1.91~4.51μmol/L。
實(shí)施例3反應(yīng)在一個(gè)裝有攪拌器的一升的燒杯中進(jìn)行，其中在一玻璃套筒中有一250瓦、波長(zhǎng)大于等于365nm的金屬鹵化燈被浸入該燒杯中。自來(lái)水不斷流過(guò)玻璃套以使之冷卻。反應(yīng)懸浮液的總體積約為400毫升。懸浮液由400毫升苯的飽和水溶液與8克蒙脫石攪拌均勻，并用鹽酸調(diào)節(jié)pH值為2所制成。用電磁攪拌器攪拌，照射持續(xù)6小時(shí)。分別在1、2、3、4、5、6小時(shí)時(shí)取樣，并用高效液相色譜分析樣品中的苯酚。產(chǎn)生苯酚的量(即用于體現(xiàn)羥基自由基的量)見(jiàn)附圖。羥基自由基的產(chǎn)生量為49.68~94.32μmol/L。從附圖曲線可看出產(chǎn)生羥基自由基的濃度，隨光照時(shí)間的增長(zhǎng)和粘土礦投加量的增加而升高。
在以上實(shí)施例中苯酚的分析方法為高效液相色譜法，色譜條件如下色譜柱VP-ODS 150L×4.6C18色譜柱；柱溫室溫；流動(dòng)相乙腈∶水＝50∶50(體積比，先用溶劑過(guò)濾裝置進(jìn)行過(guò)濾，再用抽濾裝置脫氣)；流速0.8mL/min；測(cè)定波長(zhǎng)270nm；進(jìn)樣量20μL。
權(quán)利要求
1.一種產(chǎn)生羥基自由基的方法，其特征是首先在水溶液中按10~25g/L的投加量加入粘土礦物高嶺土或蒙脫石，攪拌均勻制成懸浮液，調(diào)節(jié)懸浮液的pH值保持在2~10，然后將懸浮液置于光源下進(jìn)行照射，使懸浮液在光照下進(jìn)行光化學(xué)反應(yīng)產(chǎn)生羥基自由基，在光化學(xué)反應(yīng)過(guò)程中應(yīng)攪拌使溶液保持懸浮狀態(tài)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述產(chǎn)生羥基自由基的方法，其特征是懸浮液的pH值通過(guò)鹽酸或氫氧化鈉調(diào)節(jié)保持在2~10。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述產(chǎn)生羥基自由基的方法，其特征是光反應(yīng)過(guò)程中，采用的光源為波長(zhǎng)大于等于365nm的金屬鹵化物燈或高壓汞燈。
全文摘要
本發(fā)明提供了一種產(chǎn)生羥基自由基的方法，該方法是在水溶液中按10～25g/L的投加量加入粘土礦物高嶺土或蒙脫石，攪拌均勻制成懸浮液，然后將含水混合物置于光源下進(jìn)行照射，使含水混合物在光照下進(jìn)行光化學(xué)反應(yīng)產(chǎn)生羥基自由基。這種產(chǎn)生羥基自由基方法經(jīng)濟(jì)、簡(jiǎn)單、高效而且無(wú)二次污染，可用于需要羥基自由基的廢水處理等領(lǐng)域。
文檔編號(hào)C07B60/00GK1923769SQ20061012457
公開(kāi)日2007年3月7日 申請(qǐng)日期2006年9月21日 優(yōu)先權(quán)日2006年9月21日
發(fā)明者吳峰, 李靜, 鄧南圣 申請(qǐng)人:武漢大學(xué)