CN101810921A - 一种电化学还原降解滴滴涕的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及用于降解有机氯化物的方法，具体而言，本发明涉及对滴滴涕进行电化学还原降解的方法。所述方法是用电化学还原的方法降解滴滴涕，是以铂金网分别为工作电极和辅助电极，饱和甘汞电极为参比电极，卟啉类金属化合物为催化剂，四丁基高氯酸胺(TBAP)为支持电解质，N，N-二甲基甲酰胺(DMF)为电解液，在一定的电压下和时间内电解滴滴涕(DDT)。本发明操作简单、降解效率高。

Description

一种电化学还原降解滴滴涕的方法
技术领域
本发明涉及用于降解有机氯化物的方法，具体而言，本发明涉及对滴滴涕进行电化学还原降解的方法。
背景技术
有机氯农药是人们投放于环境中的使用量最大、毒性最广和污染最广泛的一类化学污染物。滴滴涕(DDT)是其中一种，也是首批被列入《关于持久性有机污染物的斯德哥尔摩公约》中的12种持久性有机污染物(Persistent OrganicPollutants，简称POPs)之一。20世纪60～80年代，DDT曾在我国大量生产和使用，污染造成的严重后果在短期内难以消除。
近年来，人们对有机氯污染物危害的认识日益加深，对有机氯污染物的处理研究也受到了更多的关注。目前主要集中在利用微生物处理、电化学氧化及高级氧化处理等方面。但这些方法耗时长，单位处理量少、能耗大、设备成本大等一些缺点
发明内容
本发明的目的是，针对现有技术的不足，提供一种操作简单、效率高的降解滴滴涕的方法。
为达到发明目的，提供了这样一种降解滴滴涕的方法，该方法是用电化学还原的方法降解滴滴涕，是以铂金网分别为工作电极和辅助电极，饱和甘汞电极为参比电极，卟啉类金属化合物为催化剂，四丁基高氯酸胺(TBAP)为支持电解质，N，N-二甲基甲酰胺(DMF)为电解液，在一定的电压下和时间内电解滴滴涕(DDT)。电解产物用气质联用仪(GC-MS)进行检测。该方法包括以下步骤：
1、以铂金网分别为工作电极和辅助电极，以饱和甘汞电极为参比电极。
2、阴极电解槽中的电解液为一定体积的N-N二甲基甲酰胺(DMF)，每升电解液(DMF)中含支持电解质四丁基高氯酸胺(TBAP)34.14g。
3、阳极电解槽中的电解液为一定体积的N-N二甲基甲酰胺(DMF)，每升电解液(DMF)中含支持电解质四丁基高氯酸胺(TBAP)34.14g。电解液中还需加入卟啉类金属化合物为催化剂，被电解的化合物为滴滴涕，催化剂的用量为滴滴涕的1/15(物质的量之比)。
4、对电解液施加一定的电压并电解一定的时间，所施加的电压根据催化剂的不同控制在-1.0至-2.0V之间，电解时间控制在3到5小时。
5、电解完成后，将阳极电解槽中的电解液减压蒸馏以回收DMF，再用两倍体积于电解液的环己烷或乙醚进行萃取，从萃取后的残渣中回收催化剂和支持电解质循环再利用。
6、电解效果用GC-MS技术检测。
作为催化剂的卟啉类金属化合物，其结构为：
Figure GSA00000100562200021
M＝FeIII或MnIII        M＝FeIII或MnIII
(TPP)MCl分子结构式    (OEP)MCl的分子结构式
本发明操作简单、降解效率高。
附图说明
图1本发明的电解原理示意图
具体实施方式
实施例1：
阴极电解槽中的电解液含有N-N二甲基甲酰胺(DMF)，支持电解质为四丁基高氯酸胺(TBAP)，每1L电解液(DMF)中支持电解质(TBAP)34.14g。
阳极电解槽中的电解液含有四苯基氯化锰卟啉[(TPP)MnCl]、滴滴涕(DDT)、四丁基高氯酸胺(TBAP)、N，N二甲基甲酰胺(DMF)。每1L电解液中：四苯基氯化锰卟啉((TPP)MnCl)0.49g、滴滴涕(DDT)3.72g、四丁基高氯酸胺(TBAP)34.14g。
施加电位在-1.67V，电解5h。
移取1ml的阳极电解槽中的电解液，减压蒸馏除去DMF，用2ml的环己烷或乙醚进行萃取，用GC-MS技术进行检测，降解率82.83％。
实施例2：
阴极电解槽中的电解液含有N-N二甲基甲酰胺(DMF)，支持电解质为四丁基高氯酸胺(TBAP)，每1L电解液(DMF)中支持电解质(TBAP)34.14g。
阳极电解槽中的电解液含有四苯基氯化铁卟啉[(TPP)FeCl]、滴滴涕(DDT)、四丁基高氯酸胺(TBAP)、N，N二甲基甲酰胺(DMF)。每1L电解液中包含：四苯基氯化铁卟啉[(TPP)FeCl]0.49g、滴滴涕(DDT)3.72g、四丁基高氯酸胺(TBAP)34.14g。
施加电位在-1.50V，电解3h。
移取1ml的阳极电解槽中的电解液，减压蒸馏除去DMF，用2ml的环己烷或乙醚进行萃取，用GC-MS技术进行检测，降解率100％。
实施例3：
阴极电解槽中的电解液含有N-N二甲基甲酰胺(DMF)，支持电解质为四丁基高氯酸胺(TBAP)，每1L电解液(DMF)中支持电解质(TBAP)34.14g。
阳极电解槽中的电解液含有八乙基氯化锰卟啉[(OEP)MnCl)、滴滴涕(DDT)、四丁基高氯酸胺(TBAP)、N，N二甲基甲酰胺(DMF)。每L电解液中：八乙基氯化锰卟啉[(OEP)MnCl]0.44g、滴滴涕(DDT)3.72g、四丁基高氯酸胺(TBAP)34.14g。
施加电位在-1.95V，电解5h。
移取1ml的阳极电解槽中的电解液，减压蒸馏除去DMF，用2ml的环己烷或乙醚进行萃取，用GC-MS技术进行检测，降解率72.16％。
实施例4：
阴极电解槽中的电解液含有N-N二甲基甲酰胺(DMF)，支持电解质为四丁基高氯酸胺(TBAP)，每1L电解液(DMF)中支持电解质(TBAP)34.14g。
阳极电解槽中的电解液含有八乙基氯化铁卟啉[(OEP)FeCl]、滴滴涕(DDT)、四丁基高氯酸胺(TBAP)、N，N二甲基甲酰胺(DMF)。每1L电解液中包含：八乙基氯化铁卟啉[(OEP)FeCl]0.44g、滴滴涕(DDT)3.72g、四丁基高氯酸胺(TBAP)34.14g。
施加电位在-1.76V，电解5h。
移取1ml的阳极电解槽中的电解液，减压蒸馏除去DMF，用2ml的环己烷或乙醚进行萃取，用GC-MS技术进行检测，降解率100％。
实施例的降解结果
  实施例   催化剂   nD/nP  施加电位(V)   电解时间   降解率
  1   (TPP)MnCl   15  -1.67   5h   82.83％
  2   (TPP)FeCl   15  -1.50   3h   100％
  3   (OEP)MnCl   15  -1.95   5h   72.16％
  4   (OEP)FeCl   15  -1.76   5h   100％
nD：电解时滴滴涕的物质的量；nP：电解时所用催化剂的物质的量。

Claims (7)

1.一种电化学还原降解滴滴涕的方法，其特征在于：所述方法是以铂金网分别为工作电极和辅助电极，饱和甘汞电极为参比电极，卟啉类金属化合物为催化剂，四丁基高氯酸胺(TBAP)为支持电解质，N，N-二甲基甲酰胺(DMF)为电解液，电解滴滴涕。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：每升电解液(DMF)中加入支持电解质(TBAP)34.14g。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：作为催化剂的卟啉类金属化合物，其结构如下所示：
Figure FSA00000100562100011
M＝FeIII或MnIII      M＝FeIII或MnIII
(TPP)MCl分子结构式  (OEP)MCl的分子结构式
4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：电解时的电压根据催化剂的不同控制在-1.0至-2.0V之间，电解时间控制在3到5小时。
5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：催化剂的物质的量为滴滴涕的1/15。
6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：电解完成后，将阳极电解槽中的电解液减压蒸馏以回收DMF，再用两倍体积于电解液的环己烷或乙醚进行萃取，从萃取后的残渣中回收催化剂和支持电解质循环再利用。
7.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：饱和甘汞电极和电解液用盐桥隔开，阴阳电解槽之间采用陶瓷电解隔膜隔开。
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