有机化合物的分解方法

本发明涉及一种有机化合物的分解方法，该方法对环境具有较小 的负担，并具有高的分解速率和优选的组分含量。

最近，许多物质可能成为引起新的环境问题的环境激素，例如作 为塑料原料的双酚A，塑料中含有的作为增塑剂的邻苯二甲酸酯，拉 圾燃烧时产生的二噁英，以及从工厂和家庭中排放的作为表面活性剂 的壬基苯酚。

大量上述有机化合物已经混入环境大气、水和土壤中。这些化学 化合物不容易在生态系统中分解。因此，预计这些化合物通过水循环 和食物链将长时间广泛扩散到整个世界中。这被认为给大气、水和土 壤带来污染，会影响人类身体。为了解决该问题，强烈要求一种纯化 上述有机化合物的技术。

为了纯化上述有机化合物，已经提出了一种通过土壤中的微生物 分解有机物质的所谓生物整治法，以及用超临界水分解水中所含的有 机化合物的方法，如在日本专利公开98-84947中所描述的。

但是，生物整治法存在有机化合物的分解速率慢，且必需连续供 给微生物养分直至完成有机化合物的分解的问题。有机化合物分解完 成之后，微生物死体的残留仍是个问题。此外，采用超临界水分解水 中有机化合物的方法需要大规模的设备和大量的能量，且因为低分解 能力而不能在实践中实施。

因此，本发明的目的在于提供一种有机化合物的分解方法，该方 法具有较好的分解效率和优选的组分含量，并对环境具有较小的负 担。

本发明的有机化合物分解方法采用抗坏血酸和/或抗坏血酸盐与 氧气一起分解有机化合物。

众所周知，抗坏血酸和抗坏血酸盐是维生素C，其可由自然界获 取且是无害的。因此，通过使用它们，可以分解有害的有机化合物， 而不会对环境产生无用的负担。

此外，有机化合物的分解是通过采用上述物质与氧气一起而显著 促进的。也就是说，该方法提供了高的分解效率，并能应用于大量有 机化合物的分解。此外，分解操作非常简单，无需任何大规模的设备、 大量的能量或复杂的管理。

图1表示在用L-抗坏血酸钠处理之前双酚A水溶液中所含的组 分。

图2表示在用L-抗坏血酸钠处理之后双酚A水溶液中所含的组 分。

现在说明本发明的实施方案。应当注意在给出关于有机化合物分 解的解释时，本发明并不限于用作例子的有机化合物。

本发明的有机化合物的分解方法采用抗坏血酸和/或抗坏血酸盐 与氧气一起施用于所要处理的有机化合物。

此处，氧气可直接吹至抗坏血酸和/或抗坏血酸盐以及有机化合 物中。但是，为了增加有机化合物的分解效率和分解量，优选采用氧 气与抗坏血酸和/或抗坏血酸盐以及有机化合物一起溶解在溶液中的 方法，或采用氧气和空气吹入含抗坏血酸和/或抗坏血酸盐以及有机 化合物的溶液中的方法。

此外，当考虑到操作便捷性时，优选加入抗坏血酸盐如钠盐。抗 坏血酸和抗坏血酸盐可从天然物质中提取或合成。应当注意，从天然 物质中提取的抗坏血酸可含有其它组分，但它们不会引起特别的问 题。

对于有机化合物所要加入的抗坏血酸和抗坏血酸盐的量根据有 机化合物的量和所需的分解效率而改变。但是，优选约1/1000～1000 倍于有机化合物的量，更优选约1/100～100倍。

此外，此处所用的氧气可以是氧气瓶中供给的氧气，或可以是空 气中含有的氧气，或可以是溶液中含有的氧气。应当注意，当氧气量 增加时，分解效率和有机化合物的分解量也随之增加。此外，当氧气 溶解在溶液中时，例如当氧气浓度增加，如增加至饱和浓度时，分解 效率和有机化合物的分解量也随之增加。

此外，分解温度优选为约-20℃～120℃，更优选为约0℃～60℃， 且最优选为约20℃～40℃。当温度超过120℃时，需要大量的能量用 于分解有机化合物。此外，当温度低于-20℃时，分解速率急剧降低。 应当注意分解的pH值优选为约pH4～pH11。

此处，所要分解的有机化合物不限于特定的化合物，但芳香化合 物尤其易于分解，如壬基苯酚、双酚A、二噁英、多氯联苯、多溴联 苯、烷基苯、烷基苯衍生物、烷基酚、烷基酚衍生物、邻苯二甲酸酯、 二苯甲酮、二苯甲酮衍生物、苯甲酸、卤代苯衍生物、甲酚、甲酚衍 生物、芳族氨基酸(如苯基丙氨酸)、含芳环的农用化学品、含芳环 的树脂(如聚苯乙烯、ABS树脂、PET、PC、酚醛树脂、环氧树脂、聚 苯醚、低分子量的聚苯醚、聚苯醚衍生物等)、含芳环的染料、芳香 剂等。

应当注意当上述有机化合物暴露于水中所含的抗坏血酸和/或抗 坏血酸盐和氧气中时，即通过水，较之直接暴露于抗坏血酸和/或抗 坏血酸盐和氧气，它们可以以更高的分解效率和更高的分解量分解。

此外，当上述有机化合物存在于气体中时，优选在施用抗坏血酸 和/或抗坏血酸盐以及氧气时，气体中的有机化合物溶解于水溶液 中。

如上所述，通过将抗坏血酸和/或抗坏血酸盐和氧气一起施用于 有机化合物，该有机化合物被分解。因此，可以采用具有高分解效率 和高分解量以及对环境负荷小的方法分解对环境有害的有机化合 物。此外，在有机化合物中，特别是那些具有芳环的有机化合物可被 分解。

此外，当分解上述有机化合物时，优选加入至少一种过氧化氢溶 液、臭氧、铵、无机碱、无机碱盐、无机酸、无机酸盐、卟啉和金属 卟啉。

应当注意上述物质所要加入的量根据所要分解的有机化合物的 类型和浓度以及分解期间的温度而变化。但是，所要加入的量相对于 抗坏血酸和/或抗坏血酸盐优选约1/100～100倍，更优选约1/10～ 10倍。

因此，通过加入上述物质，有机化合物的分解效率和分解量增加 了。

此外，当分解有机化合物时，优选施加光。当施加光时，有机化 合物的分解效率和分解量增加了。

如上所述，本发明的有机化合物的分解方法能够以高分解效率和 高分解量以及低能量和对环境负担小来分解有害的有机化合物，所述 有机化合物包含在家庭废水、工业废水、处理后的废水、海洋、河流、 土壤、废气、垃圾、堆肥等中。此外，可以分解含芳环的有机化合物。

因此，本发明能够促进废水处理和使垃圾改变为堆肥，净化土壤 和大气，从而净化环境，利于地球的生态。

此外，因为本发明提供了高分解效率和高分解量，所以可以分解 大量有机化合物。该分解操作非常简便，不需要大规模的设备、大量 的能量或复杂的管理。

下面，在应用上述有机化合物的分解方法时，给出了关于有机化 合物的分解效率和分解量的具体实施例的解释。

实施例1

首先，将双酚A加入到10mM氢氧化钠水溶液中，使之浓度为2mM。 其次，将L-抗坏血酸钠加入到该溶液中，使之浓度为100mM。进而， 该溶液经空气鼓泡4小时。

然后，用高效液相色谱(HPLC)检测上述溶液中含有的化合物以 及未进行上述处理的双酚A溶液中含有的化合物。此处，向每个溶液 加入作为内标液体的苯甲酸溶液，该苯甲酸溶液具有溶解在相同量的 水和乙醇混合物中的预定浓度。

未进行上述处理的双酚A溶液的HPLC分析得到如图1所示的苯 甲酸的峰1和双酚A的峰2。另外，在图2中得到了经过上述处理的 双酚A溶液的HPLC分析结果，其中双酚A的峰2降低，这意味着75 ％的双酚A被分解。

此外，除了苯甲酸的峰1和双酚A的峰2之外，观察到了其它峰。 这些峰被认为是双峰A的分解反应得到的产物。

实施例2

首先，加入所要溶解的壬基酚氧化乙烯，使之浓度为5mM。应当 注意壬基酚氧化乙烯是一种表面活性剂。然后，向该溶液加入浓度为 20mM的L-抗坏血酸钠。进而，该溶液经空气鼓泡6小时。此处，水 温设定为40℃。结果，发现52％的壬基酚氧化乙烯被分解。

实施例3

首先，十二溴二苯醚溶解在亲水有机溶剂中，向其中加入少量水 得到浓度为0.01mM。然后，向该溶液加入L-抗坏血酸钠和过氧化氢 溶液，得到浓度为0.01mM。进而，该溶液经空气鼓泡12小时。此处， 水温设定为室温。结果，发现63％的十二溴二苯醚被分解。

实施例4

首先，邻苯二甲酸二乙酯的水溶液溶解在亲水有机溶剂中，向其 中加入少量水达到浓度为0.05mM。然后，向该溶液加入L-抗坏血酸 钠达到浓度为0.01mM。进而，该溶液经空气鼓泡6小时，同时通过高 压汞灯向该溶液施加光辐射。此处，水温设定为室温。结果，发现84 ％的邻苯二甲酸二乙酯的水溶液被分解。

实施例5

首先，将两个条形聚乳酸分析样埋入土壤中。一个顺其自然，另 一个用L-抗坏血酸钠水溶液喷射，然后向含该样品的土壤中鼓入空气 3天。结果，经过L-抗坏血酸钠处理的条形聚乳酸通过分解显著变形。

实施例6

在加入L-抗坏血酸钠达到50ppm浓度之后，将阳离子絮凝剂加入 到经空气自然干燥的污染土壤和不经过空气自然干燥的污染土壤 中。然后，每个土壤样本进行脱水作用。应当注意，所述污染土壤是 家庭垃圾中的土壤。结果，发现用L-抗坏血酸钠处理过的污染土壤的 脱水比未经处理的土壤快1.5倍。此外，脱水后的块状物的量要小2.5 ％。

实施例7

首先，向有色染料废水中加入L-抗坏血酸钠和镁卟啉。此处加入 L-抗坏血酸钠达到20ppm的浓度，且加入镁卟啉达到1ppm的浓度。 然后空气鼓泡2小时。结果，促进了染料废水的脱色。

实施例8

首先，向含80ppm有机碳(OC)和30ppm过氧化氢溶液的半导体 工业废水中加入L-抗坏血酸钠，以达到5ppm浓度。然后空气鼓泡1 小时。结果，有机碳和过氧化氢溶液的浓度变为等于或小于10ppm。

实施例9

首先，在处理设备中将L-抗坏血酸钠水溶液喷洒到家庭垃圾上。 然后充分搅拌垃圾，使氧气混入垃圾中。结果，与现有技术相比，分 解速率增加了两倍。

实施例10

采用超临界水分解有机化合物。此处，加入浓度为有机化合物浓 度1/10的L-抗坏血酸钠。应当注意，溶解的氧气存在于超临界水中。 结果，有机化合物的分解速率增加了两倍。

实施例11

采用超临界水分解有机化合物。此处，加入浓度为有机化合物浓 度1/10的L-抗坏血酸钠。应当注意，溶解的氧气存在于超临界水中。 结果，有机化合物的分解速率增加了两倍。

从上述说明清晰可知，本发明的有机化合物的分解方法能以高分 解效率和高分解量以及对环境负担小来分解有机化合物，所述有机化 合物包含在家庭废水、工业废水、处理这些废水后的剩余物质、在海 洋、河流、土壤、废气、垃圾、堆肥等中。因此，可以促进废水处理 和垃圾堆肥化，并净化土壤和废气，从而促进环境的净化，有利于保 持地球的生态环境。

此外，因为分解效率和分解量是较好的，所以本发明也能应用于 大量有机化合物的分解。另外，分解操作非常简便，不需要大规模的 设备、大量的能量或复杂的管理。