專利名稱：：一種去除水中痕量高氯酸根離子的方法
技術領域：
：本發(fā)明涉及一種以電化學法去除水體中污染物的方法，具體是去除一種高穩(wěn)定性和高溶解性無機陰離子污染物高氯酸根的方法。
背景技術：
：高氯酸鹽是一種有毒的無機化學物質，既有天然存在的，又可以人工進行合成。天然存在的高氯酸鹽常用作化肥的原料，人工合成的則廣泛應用于諸如皮革加工、橡膠制造、涂料生產(chǎn)、潤滑油添加劑等領域，并且是固體火箭推進劑的主要成分。由于高氯酸根在水中的溶解度很大，且在大多數(shù)土壤和礦物質上的吸附很弱，這種吸附往往弱到可以忽略的程度，因此高氯酸鹽一旦進入環(huán)境介質即會隨著地下水和地表水快速擴散，從而造成污染的擴大化。高氯酸鹽在較低濃度下可干擾甲狀腺的正常功能，從而影響人體正常的新陳代謝，阻礙人體正常的生長和發(fā)育，其環(huán)境污染問題已引起了人們高度關注。雖然已有研究探究了水中痕量高氯酸根離子去除方法，但總的來說其方法復雜、不易操作、造價較高且效果不理想，這在很大程度上影響了其在實際生產(chǎn)中的有效應用。
發(fā)明內容本發(fā)明所要解決的技術問題是為了克服現(xiàn)有技術的不足而提供一種對水中高氯酸根離子具有優(yōu)良電催化性能，同時具有較好還原和去除效率的廉價電化學方法。本發(fā)明所述的一種去除水中痕量高氯酸根離子的方法，其包括以下步驟1)將硫酸和苯胺單體混合后，充分攪拌制得反應溶液，反應溶液中的苯胺單體含量在0.10.5mol/L，硫酸濃度為0.52.Omol/L；2)將三電極體系中的工作電極即玻碳電極進行充分打磨，使其在0.10.5mol/L硫酸中，電位范圍為-0.20.8V范圍內得到的循環(huán)伏安曲線穩(wěn)定；3)將打磨好的三電極體系置于上述反應溶液中進行電化學聚合反應，恒電位0.8V，反應530分鐘；4)將步驟3)得到的附著在玻碳電極上的聚苯胺膜浸入0.050.20mol/L硫酸中，再取出用去離子水洗滌吹干后備用；5)將步驟4)得到的聚苯胺膜浸入含有高氯酸根離子的水體中，在-0.80.8V電位范圍內進行循環(huán)伏安掃描2060分鐘，即可還原和去除水中的高氯酸根離子。圖1是反應體系和機理圖示，圖2是聚苯胺膜在含5mM的高氯酸根離子的支持電解質溶液中的循環(huán)伏安圖，表1是本發(fā)明所述方法對3種不同濃度的水中高氯酸根離子去除效率。由圖2可見，本發(fā)明生成的聚苯胺薄膜對高氯酸根離子具有優(yōu)良的電催化還原能力。通常針對高氯酸根電化學還原的研究主要集中在金屬電極上，但是存在電極腐蝕、電極鈍化和電極表面污染等現(xiàn)象，給實驗研究和實際應用帶來了很大的困難。本專利采用廉價易得的聚苯胺膜對高氯酸根進行電化學還原，借助聚苯胺膜的導電性和催化性能，在較低的電位條件下將高氯酸根離子還原為氯離子，結果表明該方法對水溶液中的高氯酸根離子具有較好的去除效果。表1.聚苯胺膜對痕量高氯酸根的去除效率<table>tableseeoriginaldocumentpage4</column></row><table>圖1是本發(fā)明的反應體系和機理圖示。圖2是聚苯胺膜在含5mM的高氯酸根離子的支持電解質溶液中的循環(huán)伏安圖。具體實施例本發(fā)明的原料苯胺、硫酸、硫酸鈉、一水合高氯酸鈉。其中苯胺經(jīng)減壓蒸餾后保存在4°C環(huán)境下備用。實施例11)配制反應溶液將硫酸和苯胺單體混合后進行攪拌，使其中的苯胺單體含量在0.lmol/L，硫酸濃度為0.5mol/L；2)電化學聚合將三電極體系中的工作電極即玻碳電極進行充分打磨，使其在0.lmol/L硫酸中，電位范圍為-0.20.8V范圍內得到的循環(huán)伏安曲線穩(wěn)定，再將三電極體系(圖1)置于反應溶液中反應5分鐘進行電化學聚合；3)洗滌將得到的附著在電極上的聚苯胺膜先浸入0.05mol/L硫酸中，再取出用去離子水洗滌吹干后備用；4)電催化還原將得到的聚苯胺膜浸入含有2ppm高氯酸根離子的支持電解質溶液中，在_0.80.8V電位范圍內進行循環(huán)伏安掃描，時間為20分鐘，即可達到還原和去除高氯酸根離子的目的。實施例21)配制反應溶液將硫酸和苯胺單體進行攪拌，使其中的苯胺單體含量在0.2mol/L，硫酸濃度為1.Omol/L；2)電化學聚合將三電極體系中的工作電極即玻碳電極進行充分打磨，使其在0.2mol/L硫酸中，電位范圍為-0.20.8V范圍內得到的循環(huán)伏安曲線穩(wěn)定，再將三電極體系(圖1)置于反應溶液中反應10分鐘進行電化學聚合；3)洗滌將得到的附著在電極上的聚苯胺膜先浸入0.lOmol/L硫酸中，再取出用去離子水洗滌吹干后備用；4)電催化還原將得到的聚苯胺膜浸入含有IOppm高氯酸根離子的支持電解質溶液中，在-0.80.8V電位范圍內進行循環(huán)伏安掃描，時間為30分鐘，即可達到還原和去除高氯酸根離子的目的。實施例31)配制反應溶液將硫酸和苯胺單體進行攪拌，使其中的苯胺單體含量在0.4mol/L，硫酸濃度為1.5mol/L；2)電化學聚合將三電極體系中的工作電極即玻碳電極進行充分打磨，使其在0.4mol/L硫酸中，電位范圍為-0.20.8V范圍內得到的循環(huán)伏安曲線穩(wěn)定，再將三電極體系(圖1)置于反應溶液中反應20分鐘進行電化學聚合；3)洗滌將得到的附著在電極上的聚苯胺膜先浸入0.15mol/L硫酸中，再取出用去離子水洗滌吹干后備用；4)電催化還原將得到的聚苯胺膜浸入含有IOOppm高氯酸根離子的支持電解質溶液中，在-0.80.8V電位范圍內進行循環(huán)伏安掃描，時間為40分鐘，即可達到還原和去除高氯酸根離子的目的。實施例41)配制反應溶液將硫酸和苯胺單體進行攪拌，使其中的苯胺單體含量在0.5mol/L，硫酸濃度為2.Omol/L；2)電化學聚合將三電極體系中的工作電極即玻碳電極進行充分打磨，使其在0.5mol/L硫酸中，電位范圍為-0.20.8V范圍內得到的循環(huán)伏安曲線穩(wěn)定，再將三電極體系(圖1)置于反應溶液中反應30分鐘進行電化學聚合；3)洗滌將得到的附著在電極上的聚苯胺膜先浸入0.2mol/L硫酸中，再取出用去離子水洗滌吹干后備用；4)電催化還原將得到的聚苯胺膜浸入含有500ppm高氯酸根離子的支持電解質溶液中，在-0.80.8V電位范圍內進行循環(huán)伏安掃描，時間為60分鐘，即可達到還原和去除高氯酸根離子的目的。權利要求一種去除水中痕量高氯酸根離子的方法，其特征在于包括以下步驟1)將硫酸和苯胺單體混合后，充分攪拌制得反應溶液，反應溶液中的苯胺單體含量在0.1～0.5mol/L，硫酸濃度為0.5～2.0mol/L；2)將三電極體系中的工作電極即玻碳電極進行充分打磨，使其在0.1～0.5mol/L硫酸中，電位范圍為-0.2～0.8V范圍內得到的循環(huán)伏安曲線穩(wěn)定；3)將打磨好的三電極體系置于上述反應溶液中進行電化學聚合反應，恒電位0.8V，反應5～30分鐘；4)將步驟3)得到的附著在玻碳電極上的聚苯胺膜浸入0.05～0.20mol/L硫酸中，再取出用去離子水洗滌吹干后備用；5)將步驟4)得到的聚苯胺膜浸入含有高氯酸根離子的水體中，在-0.8～0.8V電位范圍內進行循環(huán)伏安掃描20～60分鐘即可還原和去除水中的高氯酸根離子。全文摘要本發(fā)明公開了一種簡便、廉價的去除水中痕量高氯酸根離子的方法，其步驟是將苯胺單體和硫酸按照一定比例進行混合，利用三電極體系在合適的電位下進行聚苯胺薄膜的恒電位合成，聚合一段時間后，將附著在電極上的聚苯胺薄膜用去離子水洗滌、吹風機吹干后，得到性質穩(wěn)定的聚苯胺薄膜。該薄膜對高氯酸根離子具有優(yōu)良的電催化活性，通過電化學還原，達到對高氯酸根溶液較好的轉化和去除效率。文檔編號C02F1/46GK101805045SQ20101013780公開日2010年8月18日申請日期2010年4月2日優(yōu)先權日2010年4月2日發(fā)明者丁亮,唐榮,崔皓,李琴,翟建平申請人:南京大學