[发明专利]一种对氯硝基苯电催化脱氯的方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种去除高致毒性有机物的方法，具体是一种去除水体中对氯硝基苯的电化学方法。

背景技术

对氯硝基苯存在于工业废水中(一般浓度为0.05-200mg/L)，在自然界中较难降解，我国一些主要的水体中均有其检出。对氯硝基苯可引起人和动物的高铁血红蛋白症，具有微弱的致癌、致突变作用。作为一种高风险，难降解，持久性环境有机污染物，我国对其排放有严格的标准，我国GB8978-1996《污水综合排放标准》中，对氯硝基苯一级排放标准为0.5mg/L，二级标准为1.0mg/L，三级标准为5.0mg/L。因此，由于氯代硝基苯的毒性和稳定性，其在环境中的残留和积累，以及如何减轻或者消除这类化合物对环境的污染及毒性，引起了人们的日益关注。

对氯硝基苯的处理方法主要有生物法、吸附法、高级氧化法和金属还原法。由于氯和硝基的存在使好氧生物氧化酶对苯环的亲电子攻击受到阻滞，因而对对氯硝基苯的处理效率很低；厌氧微生物还原脱氯的过程缓慢，脱氯效果差。吸附法富集分离后的污染物处理不当会导致二次污染。Fenton氧化、光催化氧化和超声空化等高级氧化技术发展迅速，但依然存在处理效率低、成本高等缺陷，离推广使用仍有较大差距。金属还原法处理对氯硝基苯受pH、金属的粒径与比表面、混合搅拌速度等多个因素影响，存在金属易钝化、传质效率低、生成高毒终产物等缺陷。

由于对位硝基的存在，苯环上氯需要很大的活化能，结构稳定很难除去。现有的还原技术对于对氯硝基苯的还原产物多为对氯苯胺，仍具有较大的毒性和稳定性，不利于后续的生化或氧化处理。之前报道过电化学法还原邻氯硝基苯的研究中，使用钛板作为阴极无法产生脱氯作用，还原产物为邻氯苯胺并且反应所需的时间长反应效率低，而对氯硝基苯的结构更加稳定，电化学脱氯更加的困难。而在一些电生物法还原对氯硝基苯的研究中，其还原的产物主要是对氯苯胺，也无法达到脱氯的效果。

发明内容

为了解决上述问题，本发明提供了一种去除水体中对氯硝基苯的电化学方法，该方法步骤简单，实施费用低，同时具有更好的脱氯效率。

实现本发明目的的技术解决方案是：一种对氯硝基苯电催化脱氯的方法，包括以下步骤：

（1）制备钯泡沫镍电极：将泡沫镍清洗后置于氯化钯负载溶液中进行负载，制得钯泡沫镍电极；

（2）配制电解液：将硫酸钠加入到含对氯硝基苯的废水中，并充分搅拌；

（3）将电解液置于以钯泡沫镍电极为阴极的电催化反应器中，在恒电流的情况下进行电化学反应。

上述步骤（1）中，将泡沫镍依次采用丙酮和甲醇进行超声清洗后进行酸洗、水洗；氯化钯负载溶液是按1:3摩尔比的氯化钯和氯化钠配制的水溶液；钯的负载量为0.5-4mg/cm²，优选1-2mg/cm²。

上述步骤（2）中，硫酸钠的浓度为10-100mmol/l；对氯硝基苯的浓度为10-50mg/l；

上述步骤（3）中，电催化反应器中的阳极为涂层钌铱氧化物的钛基形稳电极；电流密度为5-30mA/cm²，优选10mA/cm²。

与现有技术相比，本发明的优点是：

（1）本发明针对废水中剧毒的对氯硝基苯，能够达到短时间内一次性去除以及良好的脱氯效果。

（2）本发明是一种只需提供工作电压的简便快捷的水处理方法，不需要投加其他化学试剂，且不会产生其他有害污染物质。

（3）本发明可以通过对钯负载量和电流密度的调节，控制对氯硝基苯废水的产物，在去除对氯硝基苯的前提下，尽可能地降低能耗。

附图说明

图1为本发明所述的钯泡沫镍电极的不同倍数表面形貌图。

图2为本发明所述的电催化反应器的机理图。

图3为本发明实施例1和对比例1的循环伏安曲线。

具体实施方式

下面结合实施例对本发明进行详细描述。

图2是本发明的电催化反应器的机理图，图中显示了电极在反应器的反应溶液中在电极表面发生电化学反应，先将对氯硝基苯还原为对氯苯胺，后进行还原脱氯得到苯胺，从而达到了去除对氯硝基苯并进行脱氯的效果。

实施例1

将泡沫镍依次采用丙酮和甲醇进行超声清洗后进行酸洗、水洗；氯化钯负载溶液按1:3摩尔比的氯化钯和氯化钠配制的水溶液；钯的负载量为2mg/cm²。图1为钯泡沫镍电极的不同倍数表面形貌图，其具有均匀的分布和较大的比表面积。