[發明專利]一種氯自由基介導的電化學過濾系統及其應用

有效

• 申請號: 201811480288.1
• 申請日: 2018-12-05
• 公開（公告）號: CN109534453B
• 公開（公告）日: 2022-05-17
• 發明（設計）人: 劉艷彪;梅建成;孫立雯;彭翔;李方;沈忱思;馬春燕
• 申請（專利權）人: 東華大學
• 主分類號: C02F1/46
• 分類號: C02F1/46;C02F1/467;C02F1/76;C02F1/44;C02F101/16
• 代理公司: 北京睿智保誠專利代理事務所(普通合伙) 11732
• 代理人: 周新楣

1.一種氯自由基介導用于降解氨氮廢水的電化學過濾系統，包括陽極(2)與陰極(4)，其特征在于，所述陽極(2)采用二氧化錫改性的碳納米管薄膜，陰極(4)采用Pd/Cu改性泡沫鎳，陽極(2)、陰極(4)相對一側的表面各設有一層PTFE基底膜(3)，且陽極(2)的一側為進水口(1)，陰極(4)的一側為出水口(7)，出水口(7)處設有Ag/AgCl參比電極(6)；陽極(2)、陰極(4)分別通過一集流體(5)與電源的正極、負極連接；

所述二氧化錫改性的碳納米管薄膜的制備方法為：

步驟1)：將碳納米管置于容器中，加入NMP并使用探針超聲0.5h使之分散均勻；將分散液抽濾到PTFE基底膜(3)上，制成碳納米管薄膜；

步驟2)：將氯化亞錫置于容器中，加入稀鹽酸后超聲5~20min制成電吸附溶液；稀鹽酸采用鹽酸與超純水的混合溶液，鹽酸與超純水的體積比為1:2；

步驟3)：將鈦片作為正極，碳納米管薄膜作為負極，施加外加電壓，在電吸附溶液中反應0.5~2h；外加電壓的范圍為0.5~2V；

步驟4)：將電吸附好的膜放入80℃的恒溫水浴鍋中水浴0.5~2h后，即得二氧化錫改性的碳納米管薄膜；

所述Pd/Cu改性泡沫鎳的制備方法為：

步驟5)：將泡沫鎳依次浸沒在濃度0.1M的硫酸、丙酮、去離子水中各超聲10~30min去除表面氧化物；

步驟6)：將氯化鈀、五水合硫酸銅、鹽酸溶液置于同一容器中混合均勻，得到混合液；

步驟7)：在三電極系統中，采用泡沫鎳作為工作電極、Pt作為對電極，以及飽和Ag/AgCl作為參比電極，將三者共同浸入混合液中，在應用電位為-1.0V vs.Ag/AgCl的條件下進行電沉積，沉積完成后即的得Pd/Cu改性泡沫鎳。

2.如權利要求1所述的氯自由基介導用于降解氨氮廢水的電化學過濾系統，其特征在于，所述步驟6)中氯化鈀、五水合硫酸銅、鹽酸溶液濃度分別為2mM、4mM、0.1M，三者的體積比為1:1:1。

3.如權利要求1所述的氯自由基介導用于降解氨氮廢水的電化學過濾系統，其特征在于，所述步驟7)中電沉積的時間為20~60min，應用電位范圍為(-5)~(-1)V vs.Ag/AgCl。

4.如權利要求1所述的氯自由基介導用于降解氨氮廢水的電化學過濾系統，其特征在于，所述集流體(5)采用Ti棒。

5.一種權利要求1-4任意一項所述的氯自由基介導用于降解氨氮廢水的電化學過濾系統在降解氨氮廢水中的應用。

6.如權利要求5所述的氯自由基介導用于降解氨氮廢水的電化學過濾系統在降解氨氮廢水中的應用，其特征在于，將硫酸銨溶液導入過濾體系，控制陽極電勢范圍在1~3Vvs.Ag/AgCl，pH值范圍在1~12，[Cl^-]的初始濃度范圍在0.01-1.0mol/L；所述[Cl^-]在陽極被氧化生成氯自由基，即Cl·，Cl·選擇性地與NH⁴⁺反應生成氮氣，陽極副產物進一步在陰極選擇性還原為N₂；所述陽極的副產物為 NO₃^- 和 NO₂^- 中的至少一種。