[發明專利]一種表面活性劑協同吸附下溴代酚類化合物的電化學深度降解方法

有效

• 申請號: 202111396486.1
• 申請日: 2021-11-23
• 公開（公告）號: CN113913853B
• 公開（公告）日: 2023-06-23
• 發明（設計）人: 朱英紅;焦玉峰;葛展榜;郭冠璇;張建平;陳趙揚
• 申請（專利權）人: 浙江工業大學
• 主分類號: C25B3/11
• 分類號: C25B3/11;C25B15/025;C25B15/02
• 代理公司: 杭州天正專利事務所有限公司 33201
• 代理人: 黃美娟;俞慧

本發明公開了一種表面活性劑協同吸附下溴代酚類化合物的電化學深度降解方法。所述方法依次包括以下步驟：(1)配制電解液并加入電解槽中；所述電解液的溶質為溴代酚類化合物、陽離子表面活性劑和支持電解質，溶劑為水；所述陽離子表面活性劑選自十二烷基三甲基溴化銨、十六烷基三甲基溴化銨、十八烷基三甲基溴化銨、十六烷基溴化吡啶中的至少一種；(2)將陰極材料和陽極材料放入電解槽，連接穩壓直流電源進行電解以對溴代酚類化合物進行深度降解。本發明利用表面活性劑和溴代酚類化合物在電極表面的“協同吸附”作用，促進了電極反應的電荷轉移過程，從而實現溴代酚類化合物的快速深度脫溴降解。

(一)技術領域

本發明屬于應用于環境保護方面的一種溴代阻燃劑處理技術領域，具體涉及一種溴代酚類化合物的電化學深度降解方法。

(二)背景技術

目前，溴系阻燃劑是我國及至全世界產量最大的有機阻燃劑，主要包括四溴雙酚A(TBBPA)、多溴聯苯醚(PBDEs)、多溴聯苯(PBBs)、2,4,6-三溴苯酚(TBP)等新型的溴系阻燃劑，其中TBBPA因其阻燃效率高、耐熱性強而被廣泛應用于電子電器設備中。據統計TBBPA全球年產量高達12萬噸，占全球溴系阻燃劑市場的60％。這些具有親脂性的添加型有機阻燃劑，因其與商品之間缺少化學鍵的束縛而很容易進入環境中，如電子垃圾拆解場附近沉積物中TBBPA的濃度最高可達41200ng/g(Science?of?The?Total?Environment,2019,646:58-67.)，嚴重威脅環境安全和人類健康。

現階段，如何控制深度還原脫溴是溴代酚類化合物降解技術中的關鍵步驟。目前常見的降解技術手段主要涉及生物降解法、光降解法、零價金屬降解法和電催化降解法等。在這些降解法中，生物降解法綠色環保，但需要篩選合適的菌種，嚴格控制培養條件，為了達到TBBPA的深度降解往往需要長達數天乃至數月的時間(InternationalBiodeteriorationBiodegradation,2018,129:23-3.)。光降解是自然環境中的多鹵代化合物如TBBPA等發生降解和轉化的主要途徑之一，但降解速率慢且易轉換產生更毒的副產物(Journal?of?Hazardous?Materials,2012,241:301-306.)。零價鐵及其摻雜其它金屬的雙金屬體系常用來作為TBBPA脫溴降解的還原劑，但在合成零價鐵時往往需要高毒性的硼氫化鈉或氫化鋁鋰等試劑(IndustrialEngineering?Chemistry?Research,2012,51(25):8378-8385.)，或摻雜貴金屬催化劑來提高其催化活性(Environment?International,2020,135:105353.)，該還原體系往往需在弱酸或近中性體系下才能表現出較好的降解效果，并且合成的零價鐵存在易團聚的問題。同時以上方法中往往使用有機溶劑溶解TBBPA后再進行降解，不符合實際情況中往往存在于水系污染物中TBBPA的深度降解。

電催化還原脫鹵可通過控制還原電位和溶液的析氫電位來實現選擇性脫鹵，目前是一種公認的簡便的電催化還原方法，如Pd-Fe納米顆粒改性電極材料可表現出優異的脫溴性能(Journal?of?Hazardous?Materials,2018,343(376-385))，然而該類電極需進行基底材料預處理如拋光、除油、酸洗等，過程較繁瑣，同時涉及貴金屬Pd。采用三維生物膜電極反應器是一種新型生物電化學水處理技術，該技術水處理效果好，但由于其在膜電極上電子傳遞效率低、能耗高而無法大規模地應用到實際工程中(Environmental?Research,2021,197(111089))。因此如何制備廉價易得的陰極材料及設計合適的電解體系是實現高效電化學脫鹵并可實施于實際體系中需要解決的關鍵問題。

(三)發明內容

針對現有技術中存在的不足，本發明提供了一種電化學深度降解溴代酚類化合物的方法。