[发明专利]一种高效杀菌降解有机污染物的方法

说明书

本发明涉及光催化材料技术领域，具体涉及一种高效杀菌降解有机污染物的方法，包括：获得光催化介孔材料；获得石墨烯包覆的光催化介孔复合材料；使用石墨烯包覆的光催化介孔复合材料和次氯酸盐处理水体，所述石墨烯包覆的光催化介孔复合材料在自然光照下生成电子空穴，电子空穴激发吸附于石墨烯包覆的光催化介孔复合材料上的ClOsupgt;‑/supgt;产生ClO自由基，ClO自由基在石墨烯包覆的光催化介孔复合材料上形成限域反应以增强其氧化能力，通过石墨烯包覆的光催化介孔复合材料光催化成产生的电子空穴和羟基自由基协同ClO自由基，能够实现高效、快速、长期和稳定的杀菌并降解有机污染物。

技术领域

本发明涉及光催化材料技术领域，具体涉及一种协高效杀菌降解有机污染物的方法。

背景技术

作为一种高效的杀毒剂和氧化剂，次氯酸及次氯酸盐类自20世纪八十年代起至今在国内广泛用于水处理、医疗卫生、食品加工等领域。与传统消毒剂相比，次氯酸及次氯酸盐类在消毒过程中效率更高，产生的副产物更少，并且价格低廉。其中，次氯酸钠是废水处理和饮用水消毒中最常用的试剂。由于其极强的氧化性，除了具有强效的杀菌效果，次氯酸钠被认为可以有效去除水环境中的各类难降解有机污染物。已有大量文献报道次氯酸钠可以与多种有机污染物特别是酚类化合物发生反应。次氯酸钠降解各类有机物的具体路径由具体有机物的化学结构与性质决定。通常在氯化处理废水的过程中，次氯酸钠投加量为1-4mg/L，最短接触时间为15min。

对于水体中有机物，特别是对于难降解有机污染物高效、迅速处理的方法一直是值得研究的方向。但是，直接使用次氯酸及次氯酸盐类进行难降解有机污染物的处理，还是存在处理效率低，有机污染物清除效果不理想的问题。中国专利CN114477418A公开了一种零价铁强化次氯酸盐去除水中有机污染物的方法，通过零价铁与次氯酸盐发生的多相微界面区域内的氧化还原反应，体系中产生多种类高赋存量的活性氧化物种，使水中污染物的去除效率增加。但是采用上述操作手段存在材料不能再生、有机污染物清除效率仍然不能满足应用需求的问题。亟需对新型的利用次氯酸及次氯酸盐类清除难降解有机污染物的手段进行探索，为更有效地治理有机污染以及节约处理成本创造条件。

发明内容

本发明意在提供一种高效杀菌降解有机污染物的方法，以解决现有技术中使用次氯酸及次氯酸盐类进行难降解有机污染物处理时效率不理想的技术问题。

为达到上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种高效杀菌降解有机污染物的方法，包括以下步骤：

S1：将介孔材料与光催化材料进行搅拌研磨复合，获得光催化介孔材料；

S2：将所述光催化介孔材料与石墨烯搅拌研磨复合，获得石墨烯包覆的光催化介孔复合材料；

S3：使用石墨烯包覆的光催化介孔复合材料和次氯酸盐处理水体，所述石墨烯包覆的光催化介孔复合材料在自然光照下生成电子空穴，电子空穴激发吸附于石墨烯包覆的光催化介孔复合材料上的ClO^-产生ClO自由基，ClO自由基在石墨烯包覆的光催化介孔复合材料上形成限域反应以增强其氧化能力，通过石墨烯包覆的光催化介孔复合材料光催化成产生的电子空穴和羟基自由基协同ClO自由基实现高效杀菌降解有机污染物；其中，生成ClO自由基的反应过程可以包括：

ClO^-@光催化介孔复合材料+电子空穴→ClO自由基；

杀菌及降解有机物包括：

ClO自由基+光催化介孔复合材料+细菌/有机物→CO₂+H₂O+Cl^-/ClO^-。

所述ClO^-@光催化介孔复合材料是指ClO^-附着在石墨烯包覆的光催化介孔复合材料上。这里，需要说明的是上述列举的反应过程是示意性过程，并不是实际的化学反应公式。