专利名称：：一种快速电解降解苯胺的方法
技术领域：
：本发明属于是将电化学催化氧化技术与物理方法相结合
技术领域：
，特别提供了一种快速电解降解苯胺的方法。采用钛基铱系贵金属氧化物涂层阳极快速电解降解苯胺，主要应用于印染、焦化等工业领域含苯胺的有机废水的处理。
背景技术：
：苯胺及其衍生物是焦化废水和印染废水的典型成份，由于这类物质多是剧毒、致癌物质，排放量大浓度高，生化法难以降解，一直以来在这类废水的处理上存在着较大的技术难度。采用电解催化氧化的方法降解含苯胺废水的研究尚处于实验阶段，对其降解机理和规律的研究尚无定论。目前使用较多的是铅及铅合金阳极，这类阳极虽然能够降解苯胺，但降解效率低下，采用PbO2阳极隔膜固定床电解槽，电解5h的电流效率仅为9％(陶映初，陶举洲.环境电化学[M].北京化学工业出版社.2003.P201)，而且在电解过程中会发生铅的溶解造成二次污染。钛基贵金属氧化物涂层电极-DSA电极(DimensionallyStableAnode)自开发以来，以其绝对的性能优势在氯碱、电镀等工业得到广泛应用。近年的研究表明贵金属氧化物涂层电极在工业废水处理方面具有很大的潜力，越来越受到人们的重视。特别是第三类元素掺杂的铱系贵金属氧化物涂层电极，具有较高的析氧过电位，较好的导电性能及长的使用寿命，电解过程中不会发生溶解，作为“绿色环保材料”，成为电解法处理废水首选的电极(孟惠民，李金鸿，俞宏英.贵金属氧化物电极电解处理有机废水.北京科技大学学报.2003，25(5)，P405-410.；许广勤，俞宏英，李辉勤.贵金属氧化物阳极电解处理乙醇模拟废水的研究.江苏环境科技.2004，17(1)，P6-8；HMeng，MMorimitsu，MMatsunaga，ROtogawa.EffectsofSnO2ontheOxidationofPSAonIrO2-basedAnodes[J].DENKIKAGAKU(JElectrochemSocJpn)，1998，661148；孟惠民，盛满正嗣，松永守央.周期的逆电解による酸化イリジウム系アノ-ドの异常劣化[J].表面技术，1998，491127；JHu，HMeng，JZhang，CCao.DegradationmechanismoflongservicelifeTi/IrO2+Ta2O5anodeinsulphuricacid[J].CorrosionScience.2002，44165；JHu，JZhang，HMeng，CCao.MicrostructureelectrochemicalsurfaceandelectrocatalyticpropertiesofIrO2+Ta2O5oxideelectrodes[J].JournalofMaterialsScience，2003，38705.)。然而，单纯的采用电化学催化氧化法虽然解决了苯胺难于降解和含铅电极二次污染的难题，但由于氧气析出和可能的副反应，特别是反应产生的大量中间产物的干扰等，实际耗电量很大，成本较高且降解效率低下，难于大规模推广应用。因此开发新的工艺方法成为解决该问题的关键。
发明内容本发明的目的在于提供一种快速电解降解苯胺的方法，解决了单纯采用电解方法处理含胺有机废水能耗大、成本高、降解效率低下等问题。本发明是将电解氧化过程与物理过滤过程相结合，两种过程交替进行，物理过滤过程为电解氧化过程降低了负荷、提高了电解效率，工艺简单，达到了实用性的要求。本发明采用钛基铱系贵金属氧化物涂层阳极，在电解槽中电化学催化氧化降解苯胺，在降解的过程中，以30～60min的时间间隔采用物理过滤的方式，去除溶液中电解苯胺产生的絮浮中间产物，达到减少阻碍快速降解苯胺的目的。本发明采用钛基铱系贵金属氧化物涂层钛电极，制备钛基铱系贵金属氧化物涂层钛电极的工艺为涂液配制H2IrCl6和TaCl5的正丁醇+异丙醇，体积比1～1.5溶液，其中Ir和Ta的原子比为7∶6，Ir+Ta的总金属浓度为0.1～0.5moldm-3；纯钛板经碱泩除油，酸洗刻蚀后，将涂液刷涂在纯钛板两面，挂于挂具上，置于烘箱中90～150℃下烘干10～40min，再于马弗炉中300～400℃烧结10～20min，使金属盐分解生成氧化物涂层；取出后空冷至室温，重复以上步骤直至涂覆5～10层；再涂敷含SnCl2，Sn的原子浓度为0.1～0.2gdm-3的正丁醇+异丙醇，体积比1～1.5溶液，经分解获得SnO2层，涂敷3～8次；最后置于马弗炉中在300～550℃的温度下烧结1～3小时。降解苯胺技术方案将0.2～1cm3的苯胺、5～10gNa2SO4加入到1dm3去离子水中，配制成苯胺溶液。采用烧杯电解槽，溶液体积为250cm3，贵金属氧化物涂层阳极，纯钛板阴极，极板间距为5～10mm，工作电流密度为12～20Adm-2，室温下搅拌，每间隔30～60min进行一次过滤。所用设备主要有78-1型加热磁力搅拌器，LPS202A双路数字直流稳压电源，内径为Φ9cm过滤漏斗及滤纸。有机废水的重要水质指标主要为化学需氧量。化学需氧量(英文缩写COD)是指在一定条件下，用强氧化剂氧化废水中有机物质所消耗的氧量。常用的氧化剂有重铬酸钾和高锰酸钾，我国规定的废水检验标准采用重铬酸钾作为氧化剂，在酸性条件下进行测定。本发明中苯胺的降解指标采用国标的GB11914-89标准规定的重铬酸钾法表征。溶液中苯胺去除率η=CODcr0-CODcrtCODcr0]]>式中η为苯胺去除率；CODcr0为苯胺溶液初始的化学需氧量；CODcrt为降解t时间后的化学需氧量。电流效率公式ICE=[CCODt-CCODt+Δt]8IΔtFVs×100%]]>式中其中CCODt为反应前t时刻的CODcr值，单位为g·L-1，CCODt+Δt为反应后(t+Δt)的CODcr值，F为法拉第常数，为溶液体积(以L计)，I为电流强度(A)。本实用新型工艺的有益效果采用本发明后苯胺去除率由原来的55％提高到80.5％，降解5h时烧杯电解槽的电流效率比不过滤时提高了近两倍，达到8％。图1是降解苯胺新工艺流程图。其中，阳极1、阴极2、磁力搅拌器3、直流电源4、玻璃棒5、过滤漏斗6、滤纸7、烧杯8、9。图2是单纯采用贵金属氧化物涂层阳极电解苯胺时，溶液CODcr随时间变化关系曲线；由图2可见单纯的采用电化学催化氧化法降解苯胺物质，CODcr值随时间延长而下降但下降缓慢，降解8个小时后，溶液中苯胺去除率仅为55％。图3是采用新工艺降解苯胺时，溶液CODcr随时间变化关系曲线。采用新工艺后，CODcr值随时间延长而快速下降，降解8个小时后，苯胺去除率由原来的55％提高到80.5％，电解5h时，水杯电解槽的电流效率比不过滤时提高了近两倍达到8％。具体实施实例首先将0.4cm3的苯胺、10gNa2SO4加入到1dm3去离子水中，配制成苯胺溶液。采用图中1烧杯电解槽，进行电化学催化氧化过程，溶液体积为250cm3，涂敷3次SnO2层的钛基铱系贵金属氧化物涂层钛电极做阳极，纯钛板阴极，极板间距为5mm，工作电流密度为16Adm-2，室温下搅拌，每间隔60min将电解后溶液经过滤漏斗过滤，去除悬浮的电解中间产物，再将过滤后溶液返回烧杯电解槽装置进行电化学催化氧化过程。如此反复直至降解完毕。采用本发明后苯胺去除率由原来的55％提高到80.5％，降解5h时烧杯电解槽的电流效率比不过滤时提高了近两倍，达到8％。权利要求1.一种快速电解降解苯胺的方法，将电解氧化过程与物理过滤过程相结合，物理过滤过程为电解氧化过程降低了负荷、提高了电解效率；其特征在于，两种过程交替进行；采用钛基铱系贵金属氧化物涂层阳极，在电解槽中电化学催化氧化降解苯胺，在降解的过程中，以30～60min的时间间隔采用物理过滤的方式，去除溶液中电解苯胺产生的絮浮中间产物，达到快速降解苯胺的目的。2.按照权利要求1所述的快速电解降解苯胺方法，其特征在于，采用钛基铱系贵金属氧化物涂层阳极的制备工艺为涂液配制H2IrCl6和TaCl5的正丁醇+异丙醇，体积比1～1.5溶液，其中Ir和Ta的原子比为7∶6，Ir+Ta的总金属浓度为0.1～0.5moldm-3；纯钛板经碱泩除油，酸洗刻蚀后，将涂液刷涂在纯钛板两面，挂于挂具上，置于烘箱中90～150℃下烘干10～40min，再于马弗炉中300～400℃烧结10～20min，使金属盐分解生成氧化物涂层；取出后空冷至室温，重复以上步骤直至涂覆5～10层；再涂敷含SnCl2，Sn的原子浓度为0.1～0.2gdm-3的正丁醇+异丙醇，体积比1～1.5溶液，经分解获得SnO2层，涂敷3～8次；最后置于马弗炉中在300～550℃的温度下烧结1～3小时。3.按照权利要求1所述的快速电解降解苯胺方法，其特征在于，降解苯胺的工艺为对含有0.2～1cm3dm-3的苯胺、5～10gdm-3Na2SO4的250cm3苯胺水溶液。采用钛基铱系贵金属氧化物涂层阳极，纯钛板阴极，极板间距为5～10mm，工作电流密度为12～20Adm-2，室温下电解，并加以搅拌，每间隔30～60min进行一次过滤。全文摘要一种快速电解降解苯胺的方法，属于是将电化学催化氧化技术与物理方法相结合
技术领域：
。将电解氧化过程与物理过滤过程相结合，物理过滤过程为电解氧化过程降低了负荷、提高了电解效率；其特征在于，两种过程交替进行；采用钛基铱系贵金属氧化物涂层阳极，在电解槽中电化学催化氧化降解苯胺，在降解的过程中，以30～60min的时间间隔采用物理过滤的方式，去除溶液中电解苯胺产生的絮浮中间产物，达到快速降解苯胺的目的。采用本发明后苯胺去除率由原来的55％提高到80.5％，降解5h时的电流效率比不过滤时提高了近两倍，达到8％。文档编号C25B9/00GK1994907SQ200610144149公开日2007年7月11日申请日期2006年11月28日优先权日2006年11月28日发明者孟惠民,史艳华,孙冬柏,俞宏英,樊自栓,王旭东申请人:北京科技大学