一種電催化氧化鄰苯二酚的方法
【專利摘要】本發(fā)明提供一種電催化氧化鄰苯二酚的方法，所述方法包括：在以銅電極為工作電極、飽和甘汞電極為參比電極、鉑片為對電極的三電極體系中，采用包含鄰苯二酚的磷酸鹽緩沖溶液作為電解質(zhì)溶液，進行電催化氧化鄰苯二酚的反應。本發(fā)明電催化氧化鄰苯二酚的方法能夠快速地去除污水中的鄰苯二酚，使用方便，經(jīng)濟環(huán)保，且具有較好的選擇性。
【專利說明】一種電催化氧化鄰苯二酚的方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于電化學【技術(shù)領(lǐng)域】，具體涉及一種電催化氧化鄰苯二酚的方法。
【背景技術(shù)】
[0002]酚類物質(zhì)為毒性較大的環(huán)境污染物，工業(yè)廢水中存在大量的酚類物質(zhì)，很難用常規(guī)方法去除。多年來人們一直致力于尋求能夠氧化酚類物質(zhì)的綠色、經(jīng)濟的方法。目前氧化酚類物質(zhì)的方法中，利用過氧化物酶在溫和條件下催化過氧化氫氧化苯酚的方法得到廣泛研究，但該方法由于受到過氧化物酶獲取、存儲等因素的限制，通常采用配合物模擬過氧化物酶催化活性，處理速度較慢。
[0003]電化學方法具有快速、無污染等特點，在水處理方面具有廣泛的應用前景。苯二酚(鄰、間、對)具有電化學活性，能夠采用電化學方法氧化。目前已有關(guān)于對苯二酚電催化氧化的報道，關(guān)于鄰苯二酚的電催化氧化尚未見報道。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]針對上述問題，本發(fā)明的主要目的在于提供一種電催化氧化鄰苯二酚的方法，該方法能夠快速地去除污水中的鄰苯二酚，使用方便，經(jīng)濟環(huán)保，且具有較好的選擇性。
[0005]為達到上述目的，本發(fā)明提供一種電催化氧化鄰苯二酚的方法，所述方法包括:在以銅電極為工作電極、飽和甘汞電極為參比電極、鉬片為對電極的三電極體系中，采用包含鄰苯二酚的磷酸鹽緩沖溶液作為電解質(zhì)溶液，進行電催化氧化鄰苯二酚的反應。
[0006]進一步地，所述電解質(zhì)溶液的pH值為5-9，優(yōu)選pH值為8。
[0007]進一步地，所述電解質(zhì)溶液中鄰苯二酹的濃度為3-100mmol/L,優(yōu)選40-90mmol/L,更優(yōu)選 SOmmoI /I,η
[0008]進一步地，所述電催化氧化鄰苯二酚的反應中，將銅電極在電解質(zhì)溶液中靜鉻20-600s，優(yōu)選 240-600s，更優(yōu)選 240s。
[0009]進一步地，所述電催化氧化鄰苯二酚的反應在0_65°C，優(yōu)選20_35°C，更優(yōu)選35°C下進行。
[0010]進一步地，在電位為-0.6-0.4V下進行電催化氧化鄰苯二酚的反應。
[0011]進一步地，所述銅電極采用直徑為3.0-1Omm優(yōu)選5.8mm、純度為90%以上優(yōu)選99%的紫銅棒制成。
[0012]進一步地，所述銅電極在使用前將其頂端打磨至鏡面光亮，優(yōu)選分別采用500#、600#及2000#號水砂紙打磨至鏡面光亮。
[0013]進一步地，所述方法用于去除污水中的鄰苯二酚。
[0014]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的電催化氧化鄰苯二酚的方法至少具有以下優(yōu)點:
[0015]一、本發(fā)明采用以銅電極為工作電極的三電極體系對鄰苯二酚進行電催化氧化，能夠快速地去除污水中的鄰苯二酚；
[0016]二、本發(fā)明電催化氧化鄰苯二酚的方法在鄰苯二酚、對苯二酚和間苯二酚同時存在時，僅對鄰苯二酚具有催化氧化作用，具有較好的選擇性；
[0017]三、本發(fā)明電催化氧化鄰苯二酚的方法工藝簡單，使用方便，且經(jīng)濟環(huán)保，無污染。【專利附圖】

【附圖說明】
[0018]以下，結(jié)合附圖來詳細說明本發(fā)明的實施方案，其中:
[0019]圖1為銅電極在不同電解質(zhì)溶液中的循環(huán)伏安曲線；
[0020]圖2為采用銅電極在不同pH值的鄰苯二酚溶液中電催化氧化鄰苯二酚的循環(huán)伏安曲線；
[0021]圖3為采用銅電極在不同濃度的鄰苯二酚溶液中電催化氧化鄰苯二酚的循環(huán)伏安曲線；
[0022]圖4為不同靜鉻時間下采用銅電極電催化氧化鄰苯二酚的循環(huán)伏安曲線；
[0023]圖5為不同溫度下采用銅電極電催化氧化鄰苯二酚的循環(huán)伏安曲線。
【具體實施方式】
[0024]以下參照具體的實施例來說明本發(fā)明。本領(lǐng)域技術(shù)人員能夠理解，這些實施例僅用于說明本發(fā)明，其不以任何方式限制本發(fā)明的范圍。
[0025]下述實施例中的試劑材料等，如無特殊說明，均為市售購買產(chǎn)品。
[0026]以下實施例中所有電化學測試均在三室電解池中進行。測試儀器為CHI660B電化學工作站(上海辰華儀器有限公司)。
·[0027]實施例1銅電極的制備
[0028]采用直徑為5.8mm、純度為99%的紫銅棒制成銅電極，并采用環(huán)氧樹脂密封，每次實驗前將其頂端分別用500#、600#及2000#號水砂紙打磨至鏡面光亮。
[0029]實施例2銅電極電催化氧化苯二酚的選擇性研究
[0030]常溫下，以上述實施例1制備的銅電極為工作電極，飽和甘汞電極(SCE)為參比電極，鉬片為對電極形成三電極體系，在電位范圍為-0.4-0.4V，掃描速率為0.01V/s的條件下，將銅電極分別鉻于以下四種電解質(zhì)溶液中:(a)pH=6.86，濃度為0.025mol/L的磷酸鹽緩沖溶液(PBS) ； (b)含5.0X 10_3mol/L鄰苯二酚的磷酸鹽緩沖溶液(o_PBS，pH=6.86) ； (c)含 5.0X l(rtiol/L 間苯二酚的磷酸鹽緩沖溶液(m-PBS，pH=6.86)； (d)含 5.0X l(T3mol/L 對苯二酚的磷酸鹽緩沖溶液(P-PBS，pH=6.86)，測試銅電極在不同溶液中的循環(huán)伏安曲線。
[0031]圖1示出了銅電極在上述四種磷酸鹽緩沖溶液中的循環(huán)伏安曲線，從圖1看出，與磷酸鹽緩沖溶液(空白溶液)在銅電極表面的電催化氧化峰電流(曲線a)相比，鄰苯二酚在銅電極表面的電催化氧化峰電流(曲線b)顯著增大，而間苯二酚在銅電極表面的電催化氧化峰電流(曲線c)和對苯二酚在銅電極表面的電催化氧化峰電流(曲線d)并無明顯變化。實驗表明:銅電極對鄰苯二酚具有顯著的電催化氧化作用，而對間苯二酚和對苯二酚沒有明顯的電催化氧化作用，由此得到，銅電極對鄰苯二酚具有選擇性電催化作用。
[0032]實施例3電解質(zhì)溶液pH值對銅電極電催化氧化鄰苯二酚的影響
[0033]用0.025mol/L (pH=6.86)的磷酸鹽緩沖溶液配制濃度為5.0 X 10_3mol/L的鄰苯二酚溶液，然后用濃度均為0.5mol/L的NaOH和H3PO4調(diào)節(jié)上述鄰苯二酚溶液的pH值，在pH值為5.0-9.0范圍內(nèi)測試銅電極在鄰苯二酚溶液中的循環(huán)伏安曲線(采用與實施例2相同的三電極體系，電位范圍為-0.6-0.4V，掃描速率為0.01V/s，溫度為常溫，銅電極在溶液中的靜鉻時間為240s)。
[0034]圖2示出了將銅電極分別鉻于不同pH值(a — ρΗ5.0、b—ρΗ6.0、c—ρΗ7.0、d—pH8.0、e—pH9.0)的含5.0 X 10_3mol/L鄰苯二酚的磷酸鹽緩沖溶液中，測試的循環(huán)伏安曲線。如圖2所示，在pH=5.0-8.0范圍內(nèi)，隨著pH值的增加，鄰苯二酚在銅電極表面的電催化氧化峰電流逐漸增大；當pH=8.0時，鄰苯二酚在銅電極表面的電催化氧化峰電流達到最大，即鄰苯二酚在銅電極表面進行電催化氧化反應的量最多；當pH=9.0時，鄰苯二酚在銅電極表面的電催化氧化峰電流減小。因此，本發(fā)明優(yōu)選在PH值為5.0-9.0的電解質(zhì)溶液(鄰苯二酚的磷酸鹽緩沖溶液)中進行電催化氧化鄰苯二酚的反應，更優(yōu)選在PH值為8的電解質(zhì)溶液中進行電催化氧化鄰苯二酚的反應。[0035]實施例4鄰苯二酚濃度對銅電極電催化氧化鄰苯二酚的影響
[0036]用0.025mol/L (pH=6.86)的磷酸鹽緩沖溶液配制不同濃度的鄰苯二酚溶液，將銅電極分別鉻于鄰苯二酚濃度為3-100mmol/L范圍內(nèi)的磷酸鹽緩沖溶液中進行電催化氧化鄰苯二酚的反應，測試銅電極在不同濃度鄰苯二酚溶液中的循環(huán)伏安曲線(采用與實施例2相同的三電極體系，電位范圍為-0.6-0.4V，掃描速率為0.01V/s，溫度為常溫，銅電極在溶液中的靜鉻時間為240s)。
[0037]圖3示出了將銅電極分別絡于不同濃度(a—3mmol/L、b—10mmol/L、c一30mmol/L、d—50mmol/L、e—100mmol/L)鄰苯二酹的磷酸鹽緩沖溶液中測試的循環(huán)伏安曲線。如圖3所示，當鄰苯二酚濃度CS 50mmol/L時，隨著濃度逐漸增大，電催化氧化峰電流逐漸增大；當鄰苯二酹濃度C=50mmol/L時，電催化氧化峰電流達到最大；當鄰苯二酹濃度C>50mmol/L時，隨著濃度增加電催化氧化峰電流略有減小。因此，本發(fā)明在濃度為3-1OOmmoI/L，優(yōu)選40-90mmol/L,更優(yōu)選50mmol/L的鄰苯二酹溶液中進行鄰苯二酹的電催化氧化反應。
[0038]實施例5靜鉻時間對銅電極電催化氧化鄰苯二酚的影響
[0039]將銅電極鉻于含5.0X l(T3mol/L的鄰苯二酚的磷酸鹽緩沖溶液(pH=6.86)中，在不同靜鉻時間(20-600S)下測試銅電極電催化氧化鄰苯二酚的循環(huán)伏安曲線(采用與實施例2相同的三電極體系，電位范圍為-0.4-0.4V，掃描速率為0.01V/s，溫度為常溫)。
[0040]圖4示出了將銅電極鉻于含5.0X10_3mol/L鄰苯二酚的磷酸鹽緩沖溶液中，在不同靜鉻時間(a — 20s、b— 60s、c—180s, d—240s, e—360s, f—600s)下的循環(huán)伏安曲線。從圖4看出，當靜鉻時間小于240s時，電催化氧化峰電流隨靜鉻時間的延長而顯著增大，當靜鉻時間大于等于240s后，電催化氧化峰電流隨靜鉻時間的延長幾乎沒有明顯變化，電催化氧化峰電流趨于穩(wěn)定，說明此時鄰苯二酚在銅電極表面的吸附和擴散基本達到動態(tài)飽和。因此，本發(fā)明選擇銅電極在電解質(zhì)溶液(鄰苯二酚的磷酸鹽緩沖溶液)中的靜鉻時間為20-600s，優(yōu)選 240-600s，更優(yōu)選 240s。
[0041 ] 實施例6溫度對銅電極電催化氧化鄰苯二酚的影響
[0042]在不同溫度(0°C、20°C、25°C、30°C、35°C、65°C)下，將銅電極鉻于含 5 X 10_3moL/L鄰苯二酚的磷酸鈉緩沖溶液(pH=6.86)中測試銅電極電催化氧化鄰苯二酚的循環(huán)伏安曲線(采用與實施例2相同的三電極體系，電位范圍為-0.4-0.4V，掃描速率為0.01V/s，銅電極在溶液中的靜鉻時間為240s)，結(jié)果如圖5所示。
[0043]如圖5所示，在0_35°C溫度范圍內(nèi)，隨著溫度升高銅電極電催化氧化鄰苯二酚的氧化峰電流逐漸升高，35°C時，銅電極電催化氧化鄰苯二酚的氧化峰電流達到最大，而在35-65°C溫度范圍內(nèi)，隨著溫度升高銅電極電催化氧化鄰苯二酚的氧化峰電流逐漸降低。本發(fā)明在0-65°C，優(yōu)選20-35°C，更優(yōu)選35°C下進行苯二酚的電催化氧化反應。
[0044]以上對本發(fā)明【具體實施方式】的描述并不限制本發(fā)明，本領(lǐng)域技術(shù)人員可以根據(jù)本發(fā)明作出各種改變或變形，只要不脫離本發(fā)明的精神，均應屬于本發(fā)明所附權(quán)利要求的范圍。
【權(quán)利要求】
1.一種電催化氧化鄰苯二酚的方法，所述方法包括:在以銅電極為工作電極、飽和甘汞電極為參比電極、鉬片為對電極的三電極體系中，采用包含鄰苯二酚的磷酸鹽緩沖溶液作為電解質(zhì)溶液，進行電催化氧化鄰苯二酚的反應。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述電解質(zhì)溶液的PH值為5-9，優(yōu)選pH值為8。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的方法，其特征在于，所述電解質(zhì)溶液中鄰苯二酚的濃度為3-1 OOmmol/L,優(yōu)選 40-90mmol/L,更優(yōu)選 SOmmoI /L
4.根據(jù)權(quán)利要求1至3中任一項所述的方法，其特征在于，所述電催化氧化鄰苯二酚的反應中，將銅電極在電解質(zhì)溶液中靜鉻20-600S，優(yōu)選240-600S，更優(yōu)選240s。
5.根據(jù)權(quán)利要求1至4中任一項所述的方法，其特征在于，所述電催化氧化鄰苯二酚的反應在0-65 °C，優(yōu)選20-35 °C，更優(yōu)選35 °C下進行。
6.根據(jù)權(quán)利要求1至5中任一項所述的方法，其特征在于，在電位為-0.6-0.4V下進行電催化氧化鄰苯二酚的反應。
7.根據(jù)權(quán)利要求1至6中任一項所述的方法，其特征在于，所述銅電極采用直徑為3.0-1Omm優(yōu)選5.8mm、純度為90%以上優(yōu)選99%的紫銅棒制成。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的方法，其特征在于，所述銅電極在使用前將其頂端打磨至鏡面光亮，優(yōu)選分別采用500#、600#及2000#號水砂紙打磨至鏡面光亮。
9.根據(jù)權(quán)利要求1至8中任一項所述的方法，其特征在于，所述方法用于去除污水中的鄰苯二酚。
【文檔編號】C02F101/34GK103626265SQ201310547901
【公開日】2014年3月12日 申請日期:2013年11月7日 優(yōu)先權(quán)日:2013年11月7日
【發(fā)明者】王春濤, 桑麗, 賈澤慧, 張四方, 張耀文, 相永剛 申請人:太原師范學院