[發明專利]一種氯代有機污染物電化學氫化脫氯的方法

有效

• 申請號: 201510401039.9
• 申請日: 2015-07-07
• 公開（公告）號: CN105018962B
• 公開（公告）日: 2018-01-12
• 發明（設計）人: 徐穎華;王一想;馬紅星;馬淳安
• 申請（專利權）人: 浙江工業大學
• 主分類號: C25B3/04
• 分類號: C25B3/04
• 代理公司: 杭州天正專利事務所有限公司33201
• 代理人: 黃美娟,李世玉

(一)技術領域

本發明涉及一種氯代有機污染物或其混合物的電化學氫化脫氯方法，具體涉及電化學氫化帶有羧基、羥基等弱酸性基團的氯代有機污染物上的氯取代基的方法。

(二)背景技術

氯代有機污染物是一類重要的難降解有機化合物，其對生物體和環境都有非常大的危害性。多數氯代有機物為人工合成產物，化學性質非常穩定，其分子上氯原子的存在對微生物具有毒性，所以在自然界中降解緩慢，危害周期長。氯代有機物的毒性主要是源于其氯原子的引入，而氯原子具有較高的電負性，隨著氯取代基的增多，親電反應的難度增加，其生物降解性大大降低。如將其中的氯原子脫除，生成毒性較低的芳烴或烷烴類物質，則可通過后續的生物法徹底處理或作為工業原料回收。常見的脫氯技術包括催化加氫脫氯、零價態金屬還原脫氯、生物脫氯和電化學脫氯。其中，鈀催化的電化學氫化脫氯技術在常溫常壓下即可進行，具有脫氯過程電位低、完全脫氯性能好等特點，從而成為近年來高效快速脫氯方向的研究熱點。

大部分氯代有機污染物都存在于自然界(比如水體和土壤中)或工業廢水中。根據常規思路，原位處理這些氯代有機污染物會具有設備投資少(不需要富集設備)、操作成本低(不需要富集步驟)的優點。因此，據我們所知，目前為止所有的鈀催化的電化學氫化脫氯研究都從原位處理角度出發，試圖在低底物濃度和(或)低支持電解質濃度的條件下實現高效脫氯[Sep.Purif.Technol.,2010,72:133-139；J.Solid State Electrochem.,2011,15:493-501；Appl.Cata.B:Environ.,2012,111-112(12):628-635；Water Res.,2013,47(11):3573-3582；Electrochim.Acta,2014,129:433-440；Chem.Eng.J.,2014,241(1):433-442；J.Hazard.Mater.,2015,290(15):1-8；Chemosphere,2015,125:57-63]。遺憾的是，所有這些研究都沒能完全解決如下三個在實際應用中必需解決的關鍵問題：電流效率很低、電流密度很小和電解電壓很高。

(三)發明內容

本發明目的是提供一種氯代有機污染物電化學氫化脫氯方法，以鈀修飾的導電材料為陰極，在加有足夠支持電解質的水溶液中，對各種氯代有機污染物在高濃度條件下進行電解反應，各種氯代有機物污染物都能實現高效率的脫氯(高電流效率、高電流密度和低電解電壓)。另外，分別以Hastelloy C鎳合金和泡沫鎳載鈀或銀網載鈀為陽極和陰極，在pH＝12～14的水溶液中，多種氯代有機污染物能在無隔膜條件下實現高效、高選擇性地脫氯。本發明能解決現有鈀催化電化學脫氯技術鈀利用率低、電流效率很低、電流密度很小和電解電壓很高等問題。

本發明采用的技術方案是：

本發明提供一種氯代有機污染物電化學氫化脫氯的方法，所述的方法為：將式(I)所示的氯代有機污染物加入堿性溶液中得到電解反應液，在以鈀金屬修飾的導電材料為陰極、以化學惰性導電材料為陽極的無隔膜電解槽中進行電解反應，溫度為0～100℃，電流密度為1～20A/dm²，電壓2.4～4.4V，pH＝9～14，電解反應結束后，獲得含式(II)所示脫氯化合物的電解液，將電解液分離純化，得到式(II)所示脫氯化合物；所述的堿性溶液是由水和支持電解質混合配制而成，所述的支持電解質為無機堿或有機堿中的一種或兩種及以上任意比例的混合；

XRClnXRHn

(I)(II)

式(I)中，R為單苯環或單吡啶環或C1～C4烷基；X為羧基或羥基，n為1～5之間的正整數之一；式(II)中R、X和n同式(I)。

進一步，所述電解反應液中式(I)所示氯代有機污染物的濃度為100～500g/L，優選190～220g/L。

進一步，式(I)所示氯代有機污染物為下列之一或兩種及以上任意比例的混合：氯代乙酸、氯代苯酚、氯代苯氧乙酸或氯代吡啶甲酸。