一种Ni(OH)2电极电化学降解水体中氯代甲烷的方法

本发明涉及用电化学方法对水、废水、污水或污泥的处理，尤其涉及一种ni(oh)2电极电化学降解水体中氯代甲烷的方法。

背景技术：

1、氯代甲烷作为原料和有机溶剂在工业领域得到十分广泛的应用，目前产量和用量都很大，也导致了氯代甲烷在环境中的大量排放。氯代甲烷具有易挥发、毒性大、生物难降解、环境危害性强等特点，对生物具有“致癌、致畸、致突变”作用，是一类危害性极大的物质。因此，污染水体中氯代甲烷的高效降解成为了全球环境学术研究热点之一。

2、目前，治理污染水体中氯代甲烷的方法主要有：物理法(吹脱、膜分离、吸附法等)、生物法(微生物降解法、植物降解法)和化学法(氧化法、还原法)。物理法通过物理分离或相转移过程，可将多种疏水有机污染物(hocs)混合吸附去除，但其选择性分离目标hocs的难度较高，可能造成二次污染，且不能实现污染物的彻底脱卤降解。生物法降解氯代甲烷有一定效果且具有成本较低、无二次污染等优点，但是生物对生存环境要求较高，适用范围有较大局限性，多限于实验室规模，且对氯代甲烷的去除效率相对较低。化学法包括化学氧化法和化学还原法，其中化学氧化法主要分为直接氧化法和高级氧化法。直接氧化法因其氧化剂的氧化电位不高，对氯代甲烷的降解效率较低。高级氧化法降解水体中的污染物是近年来的研究热点，具有反应时间短、速度快、降解彻底等优点，但其成本高、反应容器受限，对含氯量高的污染水体处理效果可能一般。化学还原法即向废水中添加还原性材料，使废水中氯代甲烷不断还原脱氯，最终达到降低氯代甲烷含量的技术，其中电化学还原法是在电解槽阴极上得到电子，或者间接还原，利用电解过程中形成的氧化还原介质去除污染物。ni(oh)2具有成本低、易于合成、结构稳定和催化性能高等优点，是一种具有前景的电催化材料。

技术实现思路

1、有鉴于现有技术的上述缺陷，在本发明的第一方面，提供了一种适用范围大、污染小、稳定性好和效率高的ni(oh)2电极电化学降解水体中氯代甲烷的方法，包括如下步骤：

2、(1)将硫酸镍水溶液与碱液混合并得到储备液，储备液静置进行反应至形成稳定、反应完全的悬浊液，备用；

3、(2)将所述悬浊液与全氟磺酸基聚合物混合均匀，得到混合液；取该混合液涂布于电极表面，干燥后制得氢氧化镍电极，备用；

4、(3)以所述氢氧化镍电极和电解液组建电解反应体系，向电解反应体系中加入氯代甲烷，通过电解反应完成氯代甲烷的降解。

5、电解反应反应过程中，氢氧化镍电极表面的部分ni(ii)被还原为ni(0)，自活化形成的ni(0)-ni(oh)2电极，有利于保持体系中活性氢物质的持续生成，作用于氯代甲烷的脱卤去除。ni(0)作为电子导体可催化产生具有强还原活性的原子氢(h·，e0＝-2.1v)，原子氢同时作用于氯代甲烷的还原脱氯以及ni(ii)的还原，进而实现降解氯代甲烷的目的。

6、优选的，所述步骤(1)中，所述碱液为氢氧化钠水溶液、氢氧化钾水溶液中的至少一种。

7、优选的，所述步骤(1)中，所述储备液中正二价镍离子的浓度为50～200mmol/l；所述储备液的的ph为8.0～10.0。

8、优选的，所述步骤(2)中，所述悬浊液与所述全氟磺酸基聚合物混合的体积比为4～9：1。

9、优选的，所述步骤(2)中，所述涂布的涂布量为0.05～0.10ml/cm2。

10、优选的，所述步骤(2)中，所述电极为玻碳电极。

11、优选的，所述步骤(3)中，所述电解液为硫酸钠水溶液、硫酸钾水溶液、氯化钠水溶液、氯化钾水溶液中的至少一种。

12、优选的，所述步骤(3)中，所述电解液的摩尔浓度为1～4mmol/l。

13、优选的，所述步骤(3)中，所述氯代甲烷为三氯甲烷、四氯甲烷中的至少一种。

14、优选的，所述步骤(3)中，所述电解反应施加的电压为1.2～2.0v。

15、与现有技术相比，本发明具有以下优点和有益效果：

16、本发明提供了一种ni(oh)2电极电化学降解水体中氯代甲烷的方法，该方法简单便捷，便于实现，所采用的ni(oh)2电极成本低、制备简单、结构稳定，可实现重复循环利用。本发明对污染水体中的氯代甲烷可实现较短时间内的有效降解，降解的主要产物为甲烷，对环境无害且便于实现对甲烷能源的回收利用。

技术特征：

1.一种ni(oh)2电极电化学降解水体中氯代甲烷的方法，其特征在于，包括如下步骤：

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：所述步骤(1)中，所述碱液为氢氧化钠水溶液、氢氧化钾水溶液中的至少一种。

3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：所述步骤(1)中，所述储备液中正二价镍离子的浓度为50～200mmol/l；所述储备液的的ph为8.0～10.0。

4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：所述步骤(2)中，所述悬浊液与所述全氟磺酸基聚合物混合的体积比为4～9：1。

5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：所述步骤(2)中，所述涂布的涂布量为0.05～0.10ml/cm2；所述电极为玻碳电极。

6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：所述步骤(3)中，所述电解液为硫酸钠水溶液、硫酸钾水溶液、氯化钠水溶液、氯化钾水溶液中的至少一种。

7.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：所述步骤(3)中，所述电解液的摩尔浓度为1～4mmol/l。

8.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：所述步骤(3)中，所述氯代甲烷为三氯甲烷、四氯甲烷中的至少一种。

9.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：所述步骤(3)中，所述电解反应施加的电压为1.2～2.0v。

技术总结
本发明公开了一种Ni(OH)<subgt;2</subgt;电极电化学降解水体中氯代甲烷的方法，属于用电化学方法对水、废水、污水或污泥的处理技术领域。本发明方法首先制备氢氧化镍电极，通过构建电解反应体系，并以氢氧化镍电极为工作电极，结合电解液对氯代甲烷进行电解降解。该方法简单便捷，便于实现，所用电极成本低、制备简单、结构稳定，可实现重复循环利用。同时，本方法能够在较短时间内实现对污染水体中氯代甲烷的降解，降解的主要产物为甲烷，对环境无害并利于实现对甲烷能源的回收利用。

技术研发人员：黄理志,陈维国,邓佳
受保护的技术使用者：武汉大学
技术研发日：
技术公布日：2024/1/14