一种电化学去除对二甲苯的方法技术

本发明专利技术公开了一种电化学去除对二甲苯的方法，包括催化剂制备、电化学氧化和检测，其中二氧化铈催化剂制备电解液采用硝酸铈和硝酸铵溶液，且在电解过程中加入环己二酮和2‑辛炔醇；电化学氧化对二甲苯电解液组成为甲醇、去离子水和硫酸钠，电解用阳极材料为经氟树脂改性的β‑PbO，且对阳极材料β‑PbO进行预处理：采用含Sb2O5的N‑甲基吡咯烷酮浆液浸泡处理，然后蒸馏水洗。本发明专利技术去除对二甲苯的方法操作简单，能耗低，对二甲苯降解效率高，可有效应用于工业废水中有机物的处理。

A method of electrochemical removal of p-xylene

The invention discloses a method for electrochemical removal of p-xylene, including catalyst preparation, electrochemical oxidation and detection, in which cerium dioxide catalyst is used to prepare electrolyte using cerium nitrate and ammonium nitrate solution, and Cyclohexanedione and 2 octynol are added in the electrolysis process; the electrolyte of p-xylene is composed of methanol, deionized water and sodium sulfate, and the anode material for electrolysis is. The material is beta-lead O modified by fluorine resin, and the anode material beta-lead O is pretreated by soaking in Sb2O5-containing N-methyl pyrrolidone slurry and then washing in distilled water. The method of removing p-xylene has the advantages of simple operation, low energy consumption, high degradation efficiency of p-xylene, and can be effectively applied to the treatment of organic matter in industrial wastewater.

【技术实现步骤摘要】
一种电化学去除对二甲苯的方法
本专利技术涉及有机废水处理
，尤其是涉及一种电化学去除对二甲苯的方法。技术背景早在20世纪三四十年代，电化学方法就已应用于处理含重金属离子的废水；至60年代后期，随着有机电化学理论研究的深入以及涂层电极的问世，电化学方法开始应用于有机废水的处理，近年来得到了更快的发展。在工业废水和生活污水中，有机污染物所占比例甚大。对于多数有机污染物，采用传统生物处理工艺可实现有效降解，但对于某些化学合成的有机污染物，如三卤甲烷类(THMs)、多氯联苯类(PCBs)、多溴联苯类(PBBs)、苯并(a)芘、壬基酚、双酚A和邻苯二甲酸酯类，也称之为环境内分泌干扰物(EDCs)或持久性有机污染物(POPs)，目前自然环境中的微生物菌种无法实现有效降解。更为甚者，在地下水与饮用水中也已检测到其存在。这类持久性有机污染物在很低浓度下就能够进入人体内部，产生类似雌性激素的作用，干扰人体正常的激素分泌，对人类及生物危害性极大。常用的电化学方法有电氧化法、电还原法、电凝聚法、电渗析法、电气浮法、磁电解法、微电解法等。和其他废水处理方法比较，电化学方法具有适应面广、可控性强、流程简短、操作方便等优点。电化学法处理持久性有机废水的实质，就是直接或间接地通过活性阳极的电催化作用，将之转化为CO2和H2O等物质，或者转变成易于生物降解的小分子有机化合物，从而实现有效去除。其中，电化学氧化技术借助具有电催化活性的阳极材料，能有效形成氧化能力极强的羟基自由基(·OH)，既能使持久性有机污染物发生分解并转化为无毒性的可生化降解物质，又可将之完全矿化为二氧化碳或碳酸盐等物质。该项技术应用于持久性有机污染物废水处理，不仅可弥补其他常规处理工艺的不足，还可与多种处理工艺有机结合提高水处理经济性。目前，国内电化学水处理技术的研究应用和国外相比还显得比较分散、不系统，多集中于重金属的去除和含氰废水的处理，但已有一定的基础和进展。随着电化学法在有机废水处理方面研究的不断深入，国内许多人正热衷于生物不相容的有机废水的研究与应用。杨卫身等研究了用复极性固定床电极处理偶氮类染料活性蓝和络合染料活性艳绿废水，其处理效果：COD去除效率可达50％以上，脱色率可达98％以上；对蒽醌染料废水的处理，COD去除效率可达90％以上，脱色率近100％。在处理过程中，一方面产生具有强氧化能力的·OH，使有机物进行无选择的氧化降解反应；另一方面，废水中有机物又可以在催化剂的表面上由于电场的激活而被选择性地催化转化，因而具有很好的去除有机污染物的效果。周明华等以经氟树脂改性的β-PbO2为阳极，处理含酚模拟废水，在电压为7.0V，pH值为2.0的条件下，降解模拟苯酚废水25min，其COD可降至60mg/L以下,挥发酚可完全去除。匡少平等在隔离阴阳极室的条件下进行电化学法降解含酚废水试验，苯酚的转化率能达到95％以上。同时阳极分别使用铅电极和钛上电沉积二氧化铅电极作对比试验，发现使用Ti/PbO2电极，苯酚降解得更加彻底。谢光炎等以自制的PbO2为阳极，在碱性条件(pH＝10)下，电解134min，将硝基苯酚溶液的质量浓度从200mg/L降低到1mg/L以下，BOD/COD值达到0.63，该工艺对后续生化处理有重要的实用价值。赵德明等利用电化学腐蚀法预处理对氟硝基苯废水，可以使废水中的对氟硝基苯转化为氨基氟苯，从而提高废水的可生化性，有效去除对氟硝基苯对微生物的毒性，达到预处理的效果。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种电化学去除对二甲苯的方法，采用电化学催化氧化将对二甲苯降解为CO2和H2O，或者转变成易于生物降解的小分子有机化合物，从而实现有效去除；该方法操作简单，能耗低，对二甲苯降解效率高，可有效应用于工业废水中有机物的处理。本专利技术针对
技术介绍
中提到的问题，采取的技术方案为：一种电化学去除对二甲苯的方法，具体步骤如下：催化剂制备：将硝酸铈和硝酸铵用蒸馏水配置成电解液溶液：硝酸铈浓度为0.1-1.0mol/L，硝酸铵浓度为1.0-1.2mol/L，用氨水调节溶液的pH值为6-9，反应过程中用恒电位仪进行恒电流电解和槽压的测定，采用磁力搅拌器对溶液不断搅拌，并不断往溶液中通入空气；电解10-20min后往电解液溶液中加入0.005-0.008mol/L的环己二酮和0.001-0.003mol/L的2-辛炔醇；电解完成后，对电解液进行过滤，产物依次用蒸馏水、无水乙醇洗涤，最后用红外灯干燥箱烘干，玛瑙研钵研磨得二氧化铈催化剂粉末；纳米二氧化铈具有晶型单一，电化学性能和光学性能良好等优点，因此广泛用于发光材料、抛光剂、紫外吸收剂、汽车尾气净化催化剂、玻璃的化学脱色剂、耐辐射玻璃等；环己二酮和2-辛炔醇的特殊存在，一方面使得电解质溶液具有一定的粘度，有利于溶液中电子的定向移动均匀，不仅能够调控电解反应生成的二氧化铈的粒径大小改善其光响应吸收范围，还能够降低中间产物Ce(OH)3在阴极沉积的速率提高反应效率；另一方面能够提高电解质溶液中电子的传递效率，从而有效提高电流效率，降低反应能耗；电化学氧化：配制组成为80-100ml甲醇，1-2ml去离子水，硫酸钠的电解液溶液；催化剂投加量为0.1-0.2g/L；电化学催化反应器阳极为经氟树脂改性的β-PbO，阴极为铂电极，模拟废水为对二甲苯溶液，用氢氧化钠调节溶液的pH值为2-8，在恒电流密度0.05-0.5mA/cm2、温度35-55℃条件下进行电化学氧化反应，反应过程中保持适当速率的磁力搅拌；检测：采用GilsonHPLC系统带Holochrome可变波长紫外检测器检测对二甲苯及其降解中间产物，操作条件如下：流动相为乙腈/水(体积比为58:42)；室温；样品流速1.0ml/min；进样体积25μl；采用闭环回流分光光度法测定化学需氧量COD：把2.0ml试样置于10ml螺口试管内，加入K2Cr2O7消化液和催化剂，于150℃下消化2h，冷却后在分光光度计上测定并计算或读出COD值。作为优选，制备二氧化铈催化剂电解用电极为：阳极：钛基钌-铱-铑复合涂层电极，阴极：石墨电极；采用复合涂层电极，反应过程电流效率较高，综合能耗较低，复合涂层电极电解过程槽压基本不变，表明电极有良好的稳定性；可以代替铂电极作为电解法制备二氧化铈超细粉体的阳极材料，从而降低生产成本。作为优选，对二甲苯溶液的初始浓度为100-800mg/L。作为优选，控制硫酸钠加入量使得电解液溶液含盐量为0.5-2.0g/L。作为优选，电解反应前1-2h采用氙灯光源进行照射。作为优选，对阳极材料β-PbO进行如下预处理：配制含质量分数1.5-10％Sb2O5的N-甲基吡咯烷酮浆液，将阳极材料浸泡处理2-6h，然后蒸馏水洗，Sb2O5和N-甲基吡咯烷酮具有协同作用，不仅能进一步提高阳极的O2逸出过电位，从而抑制析氧副反应发生，有效提高阳极的氧化电流效率，提高有机物的降解；还能够提高阳极材料对催化剂的吸附能力，强化溶液中有机物沿阳极表面有效的传递，有利于提高有机物降解的速率和效率；此外，能够稳定电极表面性能，延长其使用寿命。与现有技术相比，本专利技术的优点在于：1)本专利技术采用电化学催化氧化将对二甲苯降解为CO2和H2O，或者转变成易于生物降解的小分子本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种电化学去除对二甲苯的方法，采用电化学催化氧化将对二甲苯降解为CO2和H2O，或者转变成易于生物降解的小分子有机化合物，从而实现有效去除，其特征在于：所述催化剂制备步骤为：将硝酸铈和硝酸铵配置成电解液溶液，用氨水调节溶液的pH值，反应过程中用恒电位仪进行恒电流电解和槽压的测定，采用磁力搅拌器对溶液不断搅拌，并不断往溶液中通入空气；电解过程中往电解液中加入环己二酮和2‑辛炔醇；电解完成后，对电解液进行过滤，产物依次用蒸馏水、无水乙醇洗涤，烘干，研磨得二氧化铈催化剂粉末。

【技术特征摘要】
1.一种电化学去除对二甲苯的方法，采用电化学催化氧化将对二甲苯降解为CO2和H2O，或者转变成易于生物降解的小分子有机化合物，从而实现有效去除，其特征在于：所述催化剂制备步骤为：将硝酸铈和硝酸铵配置成电解液溶液，用氨水调节溶液的pH值，反应过程中用恒电位仪进行恒电流电解和槽压的测定，采用磁力搅拌器对溶液不断搅拌，并不断往溶液中通入空气；电解过程中往电解液中加入环己二酮和2-辛炔醇；电解完成后，对电解液进行过滤，产物依次用蒸馏水、无水乙醇洗涤，烘干，研磨得二氧化铈催化剂粉末。2.根据权利要求1所述的一种电化学去除对二甲苯的方法，其特征在于：所述加入环己二酮和2-辛炔醇的浓度为0.005-0.008mol/L和0.001-0.003mol/L。3.根据权利要求1所述的一种电化学去除对二甲苯的方法，其特征在于：所述制备二氧化铈催化剂电解用电极为：阳极：钛基钌-铱-铑复合涂层电极，阴极：石墨电极。4.根据权利要求1所述的一种电化学去除对二甲苯的方法，其特征在于：所述电化学氧化步骤为：配制组成为80-100ml甲醇，1-2ml去离子水，硫酸钠的电解液溶液；催化剂投加量为0.1-0.2g/L；电化学催化反应...

【专利技术属性】
技术研发人员：王亚宁，宋文东，郭健，纪丽丽，蔡璐，
申请(专利权)人：浙江海洋大学，
类型：发明
国别省市：浙江,33