JP2021529259A - 水溶液中の重金属を除染する方法 - Google Patents
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Abstract
Description
a)水溶液のpHを測定する工程、任意選択で続いて、強酸又は強塩基の添加により前記pHを調整する工程と、
b)前記水溶液を、参照電極、対電極、及び導電性基板を含む作用電極と接触させる工程と、
c)定電位をアセンブリに印加する工程であって、その後、前記作用電極上に少なくとも1つの重金属の薄膜が形成される、工程と、
d)汚染除去された水溶液及び前記薄膜を回収する工程と
を含み、水溶液が幾つかの重金属を含有する場合、工程a)、工程b)、工程c)及び工程d)を繰り返してもよい、方法に関する。
a)水溶液のpHを測定する工程、任意選択で続いて、強酸又は強塩基の添加により前記pHを調整する工程と、
b)前記水溶液を、参照電極、対電極、及び導電性基板を含む作用電極と接触させる工程と、
c)定電位をアセンブリに印加する工程であって、その後、前記作用電極上に少なくとも1つの重金属酸化物の薄膜が形成される、工程と、
d)汚染除去された水溶液及び前記酸化物薄膜を回収する工程と
を含み、水溶液が幾つかの重金属を含有する場合、工程a)、工程b)、工程c)及び工程d)を繰り返してもよい、方法に関する。
上述するように、本発明の方法は、汚染除去されるべき水溶液のpHを測定する事前工程を含む。測定したpHに応じて、また汚染除去を実行するための所望の範囲を得るために、本方法は更に、強酸又は強塩基の添加により前記溶液のpHを調整する工程を含む。
本発明の方法は更に、汚染除去されるべき水溶液を、電気化学システムと接触させる工程を含む。
種々の電極を、汚染除去されるべき溶液と接触させた後、定電位が、このアセンブリに印加される。
工程c)後、重金属薄膜、重金属酸化物薄膜、又は重金属、特に重金属酸化物の薄膜(除染されるべき溶液が幾つかの重金属を含有する場合)は回収される。更に、除染又は汚染除去された溶液が得られる。
−鉛を含有する水溶液のpHが4以下である場合、工程c)の電位は1.65V〜1.95Vの間(標準水素電極SHEに対して)であり、
−鉛を含有する水溶液のpHが4〜8の間である場合、工程c)の電位は、SHEに対して1.15V〜1.85Vの間である。
−工程a)で測定される前記銅を含有する水溶液のpHが8よりも高い場合は、前記工程a)に続いて強酸、例えばHCl、HNO3又はH2SO4を添加し、前記pHが4未満である場合は、前記工程a)に続いて強塩基、例えばNaOH又はKOHを添加して、4〜8の間のpHを有する水溶液を得る工程が行われ、
−前記4〜8の間のpHを有する水溶液に印加される工程c)の電位は、SHEに対して0.15V〜0.25Vの間である、方法に関する。
−工程a)で測定される前記ニッケルを含有する水溶液のpHが8よりも高い場合は、前記工程a)に続いて強酸、例えばHCl、HNO3又はH2SO4を添加し、前記pHが4未満である場合は、前記工程a)に続いて強塩基、例えばKOH又はNaOHを添加して、4〜8の間のpHを有する水溶液を得る工程が行われ、
−前記4〜8の間のpHを有する水溶液に印加される、工程c)の電位は、SHEに対して1.35V〜1.55Vの間である、方法に関する。
a)水溶液S1のpHを測定する工程、任意選択で続いて、強酸又は強塩基の添加により前記pHを調整する工程と、
b)前記水溶液S1を、参照電極、対電極、及び導電性基板を含む作用電極WE1と接触させる工程と、
c)定電位E1をアセンブリに印加する工程であって、その後、重金属M1の薄膜が、前記作用電極WE1上に形成される、工程と、
d)金属M1が除去された水溶液S2、及び金属M1の薄膜を回収する工程と、
e)水溶液S2のpHを測定する工程、任意選択で続いて、強酸又は強塩基の添加により前記pHを調整する工程と、
f)前記水溶液S2を、参照電極、対電極、及び導電性基板を含む作用電極WE2と接触させる工程であって、これらの電極が、場合により工程b)の電極と同じであるか又は異なる、工程と、
g)定電位E2をアセンブリに印加する工程であって、その後、重金属M2の薄膜が、前記作用電極WE2上に形成され、電位E1及び電位E2は同じであるか又は異なる、工程と
h)金属M1及び金属M2が除去された水溶液S3、及び金属M2の薄膜を回収する工程と
を含む、方法に関する。
a)水溶液S1のpHを測定する工程、任意選択で続いて、強酸又は強塩基の添加により前記pHを調整する工程と、
b)前記水溶液S1を、参照電極、対電極、及び導電性基板を含む作用電極WE1と接触させる工程と、
c)定電位E1をアセンブリに印加する工程であって、その後、重金属M1の少なくとも1つの酸化物の薄膜が、前記作用電極WE1上に形成される、工程と、
d)金属M1が除去された水溶液S2、及び金属M1の少なくとも1つの酸化物の薄膜を回収する工程と、
e)水溶液S2のpHを測定する工程、任意選択で続いて、強酸又は強塩基の添加により前記pHを調整する工程と、
f)前記水溶液S2を、参照電極、対電極、及び導電性基板を含む作用電極WE2と接触させる工程であって、これらの電極が、場合により工程b)の電極と同じであるか又は異なっている、工程と、
g)定電位E2をアセンブリに印加する工程であって、その後、重金属M2の少なくとも1つの酸化物の薄膜が、前記作用電極WE2上に形成され、電位E1及び電位E2は同じであるか又は異なる、工程と
h)金属M1及び金属M2が除去された水溶液S3、及び金属M2の少なくとも1つの酸化物の薄膜を回収する工程と
を含む、方法に関する。
以下で記載する実施例全てにおいて、除染方法は、以下のように行った:
−従来の80mLの反応器(ビーカータイプ)、及び
−3つの電極:参照電極(硫酸水銀)、対電極(白金線)及び付着膜が析出される作用電極。作用電極は、SnO2でコーティングされたガラス板であるか、或いは作用電極は、溶液と接触する表面がスコッチテープ(3cm2)で限定されているステンレス鋼(60×15mm)に存在する。
4以下のpHの酸性溶液に関して、鉛の除染方法は、1.65V〜1.85V/SHE(標準水素電極)の間に相当する、1V〜1.2V/硫酸水銀電極の電位下で行われる。
溶液の初期pHに依存した2つの考え得る処理:
溶液のpHが、酸性であり、4未満である場合、Cuは、この除染方法に従って除去されない。
pH=7を有する溶液に関して、Cuは、−0.45V/硫酸水銀電極の電位を48時間(0.2V/SHE)印加することによって、SnO2基板上に析出される付着している薄膜の形態で、完全に除去された。
4≦pH≦8の間のpHを有する溶液に関して、Niの除染方法は、0.7V〜0.9V/硫酸水銀電極(1.35V〜1.55V/SHE)の間の電位下で行われる。
pH=4.2に関して、Niは、0.7V/硫酸水銀電極(1.35V/SHE)の電位を72時間印加することによって、SnO2基板上に析出される付着している薄膜の形態で、完全に除去された。
Cdは、1つの酸化状態のみを有するため、Cdは、溶液のpH条件に関係なく、この除染方法で除去することはできない。カドミウムが、溶液中に定量的に存在するため、これは、カドミウムと、他の重金属との非常に良好な分離にとって非常に興味が持たれる点である。
実験は、溶液中で同じ初期量(それぞれに関して、50mL中6.5×10−6mol、即ち、1.3×10−4mol/Lの濃度)を有するこれらの4つの重金属(Pb、Cu、Ni、Cd)の混合物を用いて行った。溶液の初期pHの値は、任意の調整の前には、およそ1.9に近かった。
2 導電性基板
Claims (10)
- 少なくとも1つの重金属を含有する水溶液を電気化学的に汚染除去する方法であって、
a)水溶液のpHを測定する工程、任意選択で続いて、強酸又は強塩基の添加により前記pHを調整する工程と、
b)前記水溶液を、参照電極、対電極、及び導電性基板を含む作用電極と接触させる工程と、
c)定電位をアセンブリに印加する工程であって、その後、前記作用電極上に少なくとも1つの重金属酸化物の薄膜が形成される、工程と、
d)汚染除去された水溶液及び前記酸化物薄膜を回収する工程と
を含み、
水溶液が幾つかの重金属を含有する場合、工程a)、工程b)、工程c)及び工程d)を繰り返してもよい、方法。 - 導電性基板が、ステンレス鋼、半導体、貴金属及びそれらの混合物で構成される群から選択される、請求項1に記載の方法。
- 重金属が、鉛、銅、ニッケル、水銀、アルミニウム、チタン、ヒ素、銀、ビスマス、及びそれらの混合物で構成される群から選択される、請求項1又は2に記載の方法。
- 水溶液が、鉛、ニッケル、銅又はそれらの混合物を含む、請求項1から3のいずれか一項に記載の方法。
- 8未満のpHを有する、鉛を含有する水溶液を汚染除去する、請求項1から4のいずれか一項に記載の方法であって、
鉛を含有する水溶液のpHが4以下である場合、工程c)の電位が1.65V〜1.95Vの間(標準水素電極に対して)であり、
鉛を含有する水溶液のpHが4〜8の間である場合、工程c)の電位が1.15V〜1.85Vの間(標準水素電極に対して)である、方法。 - 8より高いpHを有する、鉛を含有する水溶液を汚染除去する、請求項1から4のいずれか一項に記載の方法であって、工程a)に続いて、強酸を添加して4〜8の間のpHを有する水溶液を得る工程が行われ、工程c)で、1.15V〜1.85Vの間(標準水素電極に対して)の電位が印加される、方法。
- 銅を含有する水溶液を汚染除去する、請求項1から4のいずれか一項に記載の方法であって、
工程a)で測定される前記銅を含有する水溶液のpHが8よりも高い場合は、前記工程a)に続いて強酸を添加し、前記pHが4未満である場合は、前記工程a)に続いて強塩基を添加して、4〜8の間のpHを有する水溶液を得る工程が行われ、
前記4〜8の間のpHを有する水溶液に印加される工程c)の電位が、0.15V〜0.25Vの間(標準水素電極に対して)である、方法。 - ニッケルを含有する水溶液を汚染除去する、請求項1から4のいずれか一項に記載の方法であって、
工程a)で測定される前記ニッケルを含有する水溶液のpHが8よりも高い場合は、前記工程a)に続いて強酸を添加し、pHが4未満である場合は、前記工程a)に続いて強塩基を添加して、4〜8の間のpHを有する水溶液を得る工程が行われ、
前記4〜8の間のpHを有する水溶液に印加される工程c)の電位が1.35V〜1.55Vの間(標準水素電極に対して)である、方法。 - 工程c)が、ポテンショスタットを使用してクロノアンペロメトリーを実施することを含む、請求項1から8のいずれか一項に記載の方法。
- 請求項1から9のいずれか一項に記載の方法を用いて得られる少なくとも1つの重金属酸化物の薄膜。
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