[發明專利]一種熔鹽電化學處理多氯聯苯的方法

有效

• 申請號: 201410338234.7
• 申請日: 2014-07-16
• 公開（公告）號: CN104129834A
• 公開（公告）日: 2014-11-05
• 發明（設計）人: 吳文龍;汪的華;張小霓;毛旭輝;湯丁丁;蔣睿
• 申請（專利權）人: 國家電網公司;國網河南省電力公司電力科學研究院;武漢大學;河南恩湃高科集團有限公司
• 主分類號: C02F1/461
• 分類號: C02F1/461;C02F101/36
• 代理公司: 鄭州聯科專利事務所(普通合伙) 41104
• 代理人: 劉建芳;楊海霞

技術領域

本發明屬于電化學技術領域，具體涉及一種熔鹽電化學處理多氯聯苯的方法。

背景技術

多氯聯苯（PCBs）在常溫下是不溶于水、比水重的有機液體，是《斯德哥爾摩公約》的首批受控物質。由于多氯聯苯對脂肪具有很強的親和能力，容易在生物體脂肪層和臟器內堆積，不易排出或降解，所以很容易由食物鏈的富集作用進入人體，嚴重影響健康。多氯聯苯屬于致癌物質，容易造成腦部、皮膚及內臟疾病，同時會影響神經、生殖及免疫系統。它的難降解性、生物毒性、遠距離遷移性等特點使之成為最具代表性、最難處置的危險廢物之一。上世紀中后期，多氯聯苯由于其優良的物理化學性質被大量應用于電力行業和涂料行業。多氯聯苯利用率低，如美國、日本等每年生產的PCB只有20－30%是在使用中消耗掉，其余70－80%排入環境。因此，發展多氯聯苯去除技術具有非常重要的現實意義。

目前，高溫熱解法（焚燒法）是處理多氯聯苯最成熟的方法，但因熱解設備復雜，價格昂貴，處理成本較高，操作條件要求苛刻，燃燒不完全易產生毒性更強的二噁英等弊端使得高溫熱解法無法大規模推廣應用。加氫脫氯還原法是近年來一種新的多氯聯苯處理方法，主要包括多相催化加氫法及氣相化學加氫兩種形式。二者都是以氫和有機化合物的氣相熱化學反應為基礎，在一定條件下進行反應，反應過程中氫與PCBs相結合將其還原成更小、更輕的烴類和HCl。但是該類方法處理設施需要較大空間，操作比較復雜，成本和運行費用高；而且需保證反應系統嚴格密封或氮氣保護防止反應產生的氫氣及可燃氣體不會爆炸。堿金屬還原法主要采用金屬鈉作為還原劑，脫去多氯聯苯中的氯元素。但由于堿金屬太過活潑，反應系統需要嚴格除水、除氧和密封，增加了操作難度和處理成本。氯解法是在高溫高壓條件下，在干燥過的PCBs中通入過量的氯氣，使PCBs轉化成四氯化碳和氯化氫。但是高壓條件的反應條件比較苛刻，設備昂貴，操作復雜，且高壓氯氣不僅價格高，且存在較大的安全風險。

發明內容

為克服現有技術不足，本發明目的在于提供一種熔鹽電化學處理多氯聯苯的方法，該方法條件溫和、成本低廉，多氯聯苯處理效果好。

為實現上述目的，本發明采取了以下技術方案：

一種熔鹽電化學處理多氯聯苯的方法，其將裝有堿鹽的石墨坩堝置于密閉的電解反應器內，加熱（溫度一般為200－300?℃）至堿鹽熔化，將陰、陽極分別浸入熔化的堿鹽（即“熔鹽”）中，排空電解反應器內的空氣后，向陰、陽極兩端施加1.7－2.5?V電壓開始電解，同時將液態多氯聯苯連續送入熔化的堿鹽底部，電解1－3h后停止送多氯聯苯，再繼續電解1－3h即可。一般100g堿鹽能處理多氯聯苯的量是100－300g左右。

具體的，所述堿鹽為LiOH、NaOH和KOH中的一種或兩種以上。

另外，所述堿鹽還可以是堿金屬氫氧化物與Mg(OH)₂、Ca(OH)₂、Li₂O、Na₂O、K₂O、MgO、CaO、Li₂CO₃、Na₂CO₃、K₂CO₃、MgCO₃、CaCO₃、LiCl、NaCl、KCl、MgCl₂和CaCl₂中的一種或多種組成的混合物；所述堿金屬氫氧化物為LiOH、NaOH和KOH中的一種或兩種以上。

所述陰極可以為Cu，Ni或石墨等；所述陽極為Ni或石墨等。

本發明方法中，優選在液態多氯聯苯送入熔鹽底部之前，預先電解0.5－1.5h，一方面可以排除一定量的水分，另一方面可以電解生成一定的反應物（如Na、K金屬等），這樣多氯聯苯的去除效果會更好。

本發明方法通過向浸入熔鹽的陰、陽極兩端施加電壓產生極化，來達到去除多氯聯苯的效果。電極極化過程中多氯聯苯發生還原和/或氧化脫氯反應，其中，還原脫氯反應包含直接還原脫氯反應和間接還原脫氯反應；氧化反應包含直接氧化脫氯反應和間接氧化脫氯反應。直接還原脫氯反應即多氯聯苯受到陰極極化從而得到電子的直接脫氯反應。間接還原脫氯反應即多氯聯苯與由陰極極化熔鹽產生的還原劑（即H₂和液態堿金屬）發生的間接脫氯反應。直接氧化脫氯反應即多氯聯苯受到陽極極化從而失去電子的直接脫氯反應。間接氧化脫氯反應即多氯聯苯與由陽極極化熔鹽產生的氧化劑（即O₂）發生的間接脫氯反應。