專利名稱：一種去除水體中硝基苯胺的電化學方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種去除高致毒性有機物的方法，具體是一種去除水體中硝基苯胺的電化學方法。
背景技術：
硝基苯胺是染料工業(yè)的中間體，強烈的高鐵血紅蛋白生成劑，毒性比苯胺大，人體吸收后可出現(xiàn)發(fā)疳、溶血性貧血或肝臟損害，該毒物經皮膚吸收率隨氣溫、相對濕度的增高而增高。苯胺類化工廢水治理比較困難。目前主要有物理法(萃取、吸附)、化學法(催化氧化、超聲波降解、輻射降解)和生物法對其進行去除處理。這些方法耗能較高、對儀器操作要求嚴格，且生物法處理時間長，而吸附法中吸附劑再生成本較高。

發(fā)明內容
本發(fā)明為了克服現(xiàn)有技術的不足而提供一種去除水體中硝基苯胺的電化學方法， 該方法步驟簡單，實施費用低，同時具有較好的去除效率。本發(fā)明所述的一種去除水體中硝基苯胺的電化學方法，其包括以下步驟
1)配制反應溶液將苯胺單體加入濃度為0.5 2. 0 mol/L的鹽酸中進行充分攪拌制得反應溶液，其中苯胺單體含量在0. 1 0. 5 mol/L ；
2)將三電極體系，即對電極、參比電極和工作電極，置于上述反應溶液中0.1 2個小時進行恒電位聚合，在工作電極上生成聚苯胺薄膜；
3)將上述步驟2)生成聚苯胺薄膜的工作電極先浸入鹽酸中，再取出用去離子水洗滌吹干后備用；
4)將生成聚苯胺薄膜的三電極體系浸入含有硝基苯胺的水溶液中，在-0.2 1. 0 V電位范圍內進行循環(huán)伏安掃描即可達到去除硝基苯胺的目的。上述步驟2)中的工作電極為玻碳電極，在使用前進行充分打磨，并用去離子水充分洗滌干凈，吹干后備用，而恒電位電壓為0. 7 0. 9 V。上述步驟3)鹽酸溶液的濃度為0. 05 mol/L。本發(fā)明以苯胺為原料進行電化學聚合反應生成一種具有優(yōu)良電催化活性的導電高聚物薄膜，即聚苯胺薄膜，再利用聚苯胺薄膜對硝基苯胺的催化聚合作用，在-0. 2 1. 0 V電位范圍內進行循環(huán)伏安掃描即可達到去除硝基苯胺的目的。該電化學方法是一種只需提供工作電壓的簡便快捷的水處理方法，不需要投加其他化學試劑，且不會產生其他有害污染物質，通過對電極表面進行修飾(聚苯胺薄膜)，針對水體中的硝基苯胺，能夠達到短時間內一次性去除的目的。


圖1是反應體系和機理圖示。圖2是聚苯胺薄膜在含ImM的硝基苯胺的支持電解質溶液中的循環(huán)伏安圖。圖3是對聚合了硝基苯胺的聚苯胺的X射線光電子能譜分析(XPS)。
具體實施例本發(fā)明的原料為苯胺、鹽酸、硝基苯胺。其中苯胺經減壓蒸餾后保存在4°C環(huán)境下備用。實施例1
1)配制反應溶液將苯胺單體加入濃度為1.2 mol/L的鹽酸中進行充分攪拌制得反應溶液，其中苯胺單體含量在0.1 mol/L ；
2)電化學聚合將三電極體系置于含有鹽酸和苯胺單體的反應溶液中反應0.1個小時進行恒電位電化學聚合(合成電壓=0. 7 V)；
3)洗滌將得到的附著在電極上的聚苯胺薄膜先浸入0.05mol/L鹽酸中，再取出用去離子水洗滌吹干后備用；
4)電化學去除將上述步驟3)生成有聚苯胺薄膜的三電極體系浸入含有0.1 mM硝基苯胺水溶液中，在-0.2 1.0 V電位范圍內進行循環(huán)伏安掃描即可達到去除硝基苯胺的目的。圖1是發(fā)明的反應體系和機理圖示，圖中顯示了三電極體系中的工作電極在反應溶液中電化學聚合形成了聚苯胺薄膜，之后對工作電極洗滌后，將三電極體系浸入含有硝基苯胺的水溶液進行循環(huán)伏安掃描，使得硝基苯胺聚合到了聚苯胺薄膜上，從而達到去除硝基苯胺的目的。本發(fā)明生成的聚苯胺薄膜對硝基苯胺具有較好的催化聚合的能力。如圖2所示， 粗實曲線代表的聚苯胺在溶液中的循環(huán)伏安圖，當溶液中含有硝基苯胺時，循環(huán)伏安曲線發(fā)生了變化(點線)，且隨著循環(huán)掃描圈數(shù)的進行，峰A、C、D、F發(fā)生衰減，表明聚苯胺膜性能減弱，但是峰B和E增強，這是硝基苯胺在聚苯胺膜上的聚合反應產生的氧化還原電流。圖3是對聚合有硝基苯胺的聚苯胺膜的X射線光電子能譜分析(XPS)。通過對圖譜的進一步的分析可以看到氧元素的存在，并且硝基氮占薄膜中總氮的17. 4%。這部分硝基氮和氧的唯一來源是硝基苯胺上的硝基基團(-N02)。因此，圖3很好的證明了硝基苯胺已經聚合到了聚苯胺薄膜上。
實施例2
1)配制反應溶液將苯胺單體加入濃度為1.0 mol/L的鹽酸中進行充分攪拌制得反應溶液，其中苯胺單體含量在0.5 mol/L ；
2)電化學聚合將三電極體系(圖1)置于含有鹽酸和苯胺單體的溶液中反應0.5個小時進行恒電位電化學聚合(合成電壓=0.75 V)；
3)洗滌將得到的附著在電極上的聚苯胺薄膜先浸入0.05mol/L鹽酸中，再取出用去離子水洗滌吹干后備用；
4)電化學去除將上述步驟3)生成有聚苯胺薄膜的三電極體系浸入含有1mM硝基苯胺的水溶液中，在-0.2 1.0 V電位范圍內進行循環(huán)伏安掃描即可達到去除硝基苯胺的目的。
實施例3
1)配制反應溶液將苯胺單體加入濃度為2mol/L的鹽酸中進行充分攪拌制得反應溶液，其中苯胺單體含量在0. 3 mol/L ；
2)電化學聚合將三電極體系(圖1)置于含有鹽酸和苯胺單體的溶液中反應2個小時進行恒電位電化學聚合(合成電壓=0. 9 V)；
3)洗滌將得到的附著在電極上的聚苯胺薄膜先浸入0.05mol/L鹽酸中，再取出用去離子水洗滌吹干后備用；
4)電催化還原將上述步驟3)生成有聚苯胺薄膜的三電極體系浸入含有5mM硝基苯胺的水溶液中，在-0. 2 1. 0 V電位范圍內進行循環(huán)伏安掃描即可達到去除硝基苯胺的目的。
權利要求
1.一種去除水體中硝基苯胺的電化學方法，其特征在于包括以下步驟1)配制反應溶液將苯胺單體加入濃度為0.5 2. 0 mol/L的鹽酸中進行充分攪拌制得反應溶液，其中苯胺單體含量在0. 1 0. 5 mol/L ；2)將三電極體系，即對電極、參比電極和工作電極，置于上述反應溶液中0.1 2個小時進行恒電位聚合，在工作電極上生成聚苯胺薄膜；3)將上述步驟2)生成聚苯胺薄膜的工作電極先浸入鹽酸中，再取出用去離子水洗滌吹干后備用；4)將生成聚苯胺薄膜的三電極體系浸入含有硝基苯胺的水溶液中，在-0.2 1. 0 V電位范圍內進行循環(huán)伏安掃描即可達到去除硝基苯胺的目的。
2.根據(jù)權利要求1所述的去除水體中硝基苯胺的電化學方法，其特征在于步驟2)中的工作電極為玻碳電極，在使用前進行充分打磨，并用去離子水充分洗滌干凈，吹干后備用。
3.根據(jù)權利要求1或2所述的去除水體中硝基苯胺的電化學方法，其特征在于步驟2) 中恒電位電壓為0. 7 0. 9 V。
4.根據(jù)權利要求1或2所述的去除水體中硝基苯胺的電化學方法，其特征在于步驟3) 鹽酸溶液的濃度為0. 05 mol/L。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種去除水體中硝基苯胺的電化學方法，其步驟是將苯胺單體和鹽酸按照一定比例進行混合，利用三電極體系在合適的恒電位下合成聚苯胺薄膜，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、吹干后，得到性質穩(wěn)定的聚苯胺薄膜；將聚苯胺薄膜作為工作電極的三電極體系置于含有硝基苯胺的廢水中循環(huán)伏安掃描，可以將硝基苯胺聚合到聚苯胺薄膜電極上，從而達到了對其進行去除的效果。結果表明聚苯胺薄膜對硝基苯胺有較好的聚合效果，達到了去除目的。
文檔編號C02F1/46GK102491455SQ20111040203
公開日2012年6月13日 申請日期2011年12月7日 優(yōu)先權日2011年12月7日
發(fā)明者丁亮, 周丹丹, 安浩, 崔浩, 張秋, 李琴, 翟建平, 錢言 申請人:南京大學