专利名称：：一种去除水中痕量高氯酸根离子的方法
技术领域：
：本发明涉及一种以电化学法去除水体中污染物的方法，具体是去除一种高稳定性和高溶解性无机阴离子污染物高氯酸根的方法。
背景技术：
：高氯酸盐是一种有毒的无机化学物质，既有天然存在的，又可以人工进行合成。天然存在的高氯酸盐常用作化肥的原料，人工合成的则广泛应用于诸如皮革加工、橡胶制造、涂料生产、润滑油添加剂等领域，并且是固体火箭推进剂的主要成分。由于高氯酸根在水中的溶解度很大，且在大多数土壤和矿物质上的吸附很弱，这种吸附往往弱到可以忽略的程度，因此高氯酸盐一旦进入环境介质即会随着地下水和地表水快速扩散，从而造成污染的扩大化。高氯酸盐在较低浓度下可干扰甲状腺的正常功能，从而影响人体正常的新陈代谢，阻碍人体正常的生长和发育，其环境污染问题已引起了人们高度关注。虽然已有研究探究了水中痕量高氯酸根离子去除方法，但总的来说其方法复杂、不易操作、造价较高且效果不理想，这在很大程度上影响了其在实际生产中的有效应用。
发明内容本发明所要解决的技术问题是为了克服现有技术的不足而提供一种对水中高氯酸根离子具有优良电催化性能，同时具有较好还原和去除效率的廉价电化学方法。本发明所述的一种去除水中痕量高氯酸根离子的方法，其包括以下步骤1)将硫酸和苯胺单体混合后，充分搅拌制得反应溶液，反应溶液中的苯胺单体含量在0.10.5mol/L，硫酸浓度为0.52.Omol/L；2)将三电极体系中的工作电极即玻碳电极进行充分打磨，使其在0.10.5mol/L硫酸中，电位范围为-0.20.8V范围内得到的循环伏安曲线稳定；3)将打磨好的三电极体系置于上述反应溶液中进行电化学聚合反应，恒电位0.8V，反应530分钟；4)将步骤3)得到的附着在玻碳电极上的聚苯胺膜浸入0.050.20mol/L硫酸中，再取出用去离子水洗涤吹干后备用；5)将步骤4)得到的聚苯胺膜浸入含有高氯酸根离子的水体中，在-0.80.8V电位范围内进行循环伏安扫描2060分钟，即可还原和去除水中的高氯酸根离子。图1是反应体系和机理图示，图2是聚苯胺膜在含5mM的高氯酸根离子的支持电解质溶液中的循环伏安图，表1是本发明所述方法对3种不同浓度的水中高氯酸根离子去除效率。由图2可见，本发明生成的聚苯胺薄膜对高氯酸根离子具有优良的电催化还原能力。通常针对高氯酸根电化学还原的研究主要集中在金属电极上，但是存在电极腐蚀、电极钝化和电极表面污染等现象，给实验研究和实际应用带来了很大的困难。本专利采用廉价易得的聚苯胺膜对高氯酸根进行电化学还原，借助聚苯胺膜的导电性和催化性能，在较低的电位条件下将高氯酸根离子还原为氯离子，结果表明该方法对水溶液中的高氯酸根离子具有较好的去除效果。表1.聚苯胺膜对痕量高氯酸根的去除效率<table>tableseeoriginaldocumentpage4</column></row><table>图1是本发明的反应体系和机理图示。图2是聚苯胺膜在含5mM的高氯酸根离子的支持电解质溶液中的循环伏安图。具体实施例本发明的原料苯胺、硫酸、硫酸钠、一水合高氯酸钠。其中苯胺经减压蒸馏后保存在4°C环境下备用。实施例11)配制反应溶液将硫酸和苯胺单体混合后进行搅拌，使其中的苯胺单体含量在0.lmol/L，硫酸浓度为0.5mol/L；2)电化学聚合将三电极体系中的工作电极即玻碳电极进行充分打磨，使其在0.lmol/L硫酸中，电位范围为-0.20.8V范围内得到的循环伏安曲线稳定，再将三电极体系(图1)置于反应溶液中反应5分钟进行电化学聚合；3)洗涤将得到的附着在电极上的聚苯胺膜先浸入0.05mol/L硫酸中，再取出用去离子水洗涤吹干后备用；4)电催化还原将得到的聚苯胺膜浸入含有2ppm高氯酸根离子的支持电解质溶液中，在_0.80.8V电位范围内进行循环伏安扫描，时间为20分钟，即可达到还原和去除高氯酸根离子的目的。实施例21)配制反应溶液将硫酸和苯胺单体进行搅拌，使其中的苯胺单体含量在0.2mol/L，硫酸浓度为1.Omol/L；2)电化学聚合将三电极体系中的工作电极即玻碳电极进行充分打磨，使其在0.2mol/L硫酸中，电位范围为-0.20.8V范围内得到的循环伏安曲线稳定，再将三电极体系(图1)置于反应溶液中反应10分钟进行电化学聚合；3)洗涤将得到的附着在电极上的聚苯胺膜先浸入0.lOmol/L硫酸中，再取出用去离子水洗涤吹干后备用；4)电催化还原将得到的聚苯胺膜浸入含有IOppm高氯酸根离子的支持电解质溶液中，在-0.80.8V电位范围内进行循环伏安扫描，时间为30分钟，即可达到还原和去除高氯酸根离子的目的。实施例31)配制反应溶液将硫酸和苯胺单体进行搅拌，使其中的苯胺单体含量在0.4mol/L，硫酸浓度为1.5mol/L；2)电化学聚合将三电极体系中的工作电极即玻碳电极进行充分打磨，使其在0.4mol/L硫酸中，电位范围为-0.20.8V范围内得到的循环伏安曲线稳定，再将三电极体系(图1)置于反应溶液中反应20分钟进行电化学聚合；3)洗涤将得到的附着在电极上的聚苯胺膜先浸入0.15mol/L硫酸中，再取出用去离子水洗涤吹干后备用；4)电催化还原将得到的聚苯胺膜浸入含有IOOppm高氯酸根离子的支持电解质溶液中，在-0.80.8V电位范围内进行循环伏安扫描，时间为40分钟，即可达到还原和去除高氯酸根离子的目的。实施例41)配制反应溶液将硫酸和苯胺单体进行搅拌，使其中的苯胺单体含量在0.5mol/L，硫酸浓度为2.Omol/L；2)电化学聚合将三电极体系中的工作电极即玻碳电极进行充分打磨，使其在0.5mol/L硫酸中，电位范围为-0.20.8V范围内得到的循环伏安曲线稳定，再将三电极体系(图1)置于反应溶液中反应30分钟进行电化学聚合；3)洗涤将得到的附着在电极上的聚苯胺膜先浸入0.2mol/L硫酸中，再取出用去离子水洗涤吹干后备用；4)电催化还原将得到的聚苯胺膜浸入含有500ppm高氯酸根离子的支持电解质溶液中，在-0.80.8V电位范围内进行循环伏安扫描，时间为60分钟，即可达到还原和去除高氯酸根离子的目的。权利要求一种去除水中痕量高氯酸根离子的方法，其特征在于包括以下步骤1)将硫酸和苯胺单体混合后，充分搅拌制得反应溶液，反应溶液中的苯胺单体含量在0.1～0.5mol/L，硫酸浓度为0.5～2.0mol/L；2)将三电极体系中的工作电极即玻碳电极进行充分打磨，使其在0.1～0.5mol/L硫酸中，电位范围为-0.2～0.8V范围内得到的循环伏安曲线稳定；3)将打磨好的三电极体系置于上述反应溶液中进行电化学聚合反应，恒电位0.8V，反应5～30分钟；4)将步骤3)得到的附着在玻碳电极上的聚苯胺膜浸入0.05～0.20mol/L硫酸中，再取出用去离子水洗涤吹干后备用；5)将步骤4)得到的聚苯胺膜浸入含有高氯酸根离子的水体中，在-0.8～0.8V电位范围内进行循环伏安扫描20～60分钟即可还原和去除水中的高氯酸根离子。全文摘要本发明公开了一种简便、廉价的去除水中痕量高氯酸根离子的方法，其步骤是将苯胺单体和硫酸按照一定比例进行混合，利用三电极体系在合适的电位下进行聚苯胺薄膜的恒电位合成，聚合一段时间后，将附着在电极上的聚苯胺薄膜用去离子水洗涤、吹风机吹干后，得到性质稳定的聚苯胺薄膜。该薄膜对高氯酸根离子具有优良的电催化活性，通过电化学还原，达到对高氯酸根溶液较好的转化和去除效率。文档编号C02F1/46GK101805045SQ20101013780公开日2010年8月18日申请日期2010年4月2日优先权日2010年4月2日发明者丁亮,唐荣,崔皓,李琴,翟建平申请人:南京大学