[發明專利]一種用于碘代X射線造影劑脫碘的三維電化學反應裝置及其處理方法

有效

• 申請號: 201910402123.0
• 申請日: 2019-05-15
• 公開（公告）號: CN110217860B
• 公開（公告）日: 2020-09-29
• 發明（設計）人: 趙旭;冒冉;朱海洋
• 申請（專利權）人: 中國科學院生態環境研究中心
• 主分類號: C02F1/461
• 分類號: C02F1/461;C02F101/36
• 代理公司: 北京瑞盛銘杰知識產權代理事務所(普通合伙) 11617
• 代理人: 郭曉迪

本發明提出一種用于碘代X射線造影劑脫碘的三維電化學反應裝置及其處理方法，屬于電化學技術領域。該裝置包括反應器，質子交換膜，質子交換膜設在反應器內，將反應器分隔為陰極室和陽極室；工作電極，設在陰極室內；輔助電極，與工作電極相對，設在陽極室內；參比電極，設在陰極室內；感應粒子電極，由負載鈀顆粒的有序介孔碳構成，設在陰極室內；工作電極、輔助電極、參比電極分別與電化學工作站電連接；在工作電極上原位電還原脫碘以及原位電還原產生氫氣，在感應粒子電極上感應電還原脫碘，同時感應粒子電極利用所產生的氫氣加氫還原脫碘。該裝置可強化還原碘代X射線造影劑，去除效果好，設計合理，操作方便，高效節能。

技術領域

本發明屬于電化學技術領域，尤其涉及一種用于碘代X射線造影劑脫碘的三維電化學反應裝置及其處理方法。

背景技術

碘代X射線造影劑的使用日益廣泛，然而，近年科學研究表明，碘代X射線造影劑可能會誘導碘三鹵甲烷等具有細胞毒性和基因毒性的消毒副產物產生，該副產物對人體有潛在的致癌、致畸和致突變風險，且由于其較高的極性和穩定性導致其難被去除，進一步加劇了水體的健康風險。碘代X射線造影劑主要包括離子型和非離子型，泛影酸鈉是典型的離子型碘代X射線造影劑。

目前，對于去除水體中鹵代有機物泛影酸鈉，由于鹵代有機物標準還原電位較高，直接脫鹵難度較大，一般采用氧化法去除泛影酸鈉居多，基于高級氧化技術的各種處理方法，對去除泛影酸鈉有一定作用，但是會產生多種不可控的有毒鹵代中間產物。一些微生物也能夠降解泛影酸鈉，但生化反應過程可能會在水中引入新的污染物。此外，少有研究(如中國專利申請CN201810426283.4)采用液相催化加氫還原去除泛影酸鈉，但需要外源氫氣，而氫氣的存儲與運輸存在安全問題。

電化學還原法因環境友好，反應選擇性高，無需(或少量)投加化學藥劑，工藝簡單，易于自動化操作等，具有較強的應用前景。但傳統的平板二維電極極水比相對較小，活性氧化/還原物種的單位時空產率低，處理效果欠佳。

發明內容

本發明提出一種用于碘代X射線造影劑脫碘的三維電化學反應裝置及其處理方法，可實現泛影酸鈉的高效去除，去除率可在90％以上，且不產生二次污染。

本發明提出的用于碘代X射線造影劑脫碘的三維電化學反應裝置，采用質子交換膜將反應器分隔為陰極室和陽極室，在陰極室內設有工作電極和參比電極，在陽極室內設有輔助電極，并且通過在陰極室投加負載鈀顆粒的有序介孔碳催化劑作為感應粒子電極，構建了一種復極式三維電化學反應裝置，實現三維偶聯聯合脫碘，工作電極上原位電還原脫碘、粒子電極感應還原脫碘、粒子電極利用工作電極產生的氫氣催化加氫脫碘，進而實現泛影酸鈉的高效去除。

本發明的技術方案如下：

本發明提出一種用于碘代X射線造影劑脫碘的三維電化學反應裝置，

包括反應器；

質子交換膜，所述質子交換膜設在所述反應器內，將所述反應器分隔為陰極室和陽極室；

工作電極，設在陰極室內；

輔助電極，與所述工作電極相對，設在陽極室內；

參比電極，設在陰極室內；

感應粒子電極，由負載鈀顆粒的有序介孔碳構成，設在陰極室內；

所述工作電極、輔助電極、參比電極分別與電化學工作站電連接；

在工作電極上原位電還原脫碘以及原位電還原產生氫氣，在感應粒子電極上感應電還原脫碘，同時感應粒子電極利用所產生的氫氣加氫還原脫碘。

進一步地，工作電極為碳纖維電極；輔助電極為鉑片電極；參比電極為飽和甘汞電極。