[发明专利]一种氯代芳烃有机化合物催化脱氯的方法

说明书

技术领域

本发明属于催化脱氯环境保护技术领域，特别涉及到一种用于氯代芳烃有机化合物催化脱氯的方法。

背景技术

氯代有机化合物(Chlorinated Organic Compounds，简称COCs)是一类脂肪烃、芳香烃及其衍生物中的一个或者几个氢原子被氯原子取代后的产物。它的种类繁多，包括氯代脂肪烃、氯代苯类(CBs)、氯代酚类(CPs)、多氯联苯类(PCBs)化合物，是重要的化工原料、有机合成中间体和有机溶剂，长期以来，广泛应用于化工、医药、农药、染料、电子等行业。

然而多数COCs具有良好的化学稳定性和热稳定性，不易被分解或生物降解，因而会在自然界中长时间滞留，破坏大气中的臭氧层。同时，多数COCs有机物还具有较高的毒性和较强的“致癌、致畸、致突变”的“三致效应”，且容易通过食物链在生物体内富集，严重的威胁着自然生态和人类的健康。由此可见，COCs给环境和人类带来的污染、危害的严重性。

目前对于水中COCs的处理主要有吸附法、生物降解法和高级氧化法等，但以上技术具有如下缺点：(1)要实现污染物浓度持续下降需要很长时间；(2)性能不定，并且很大程度上取决于场所条件和污染水平；(3)污染物经常从一个介质除去并接着释放到另一介质，结果污染物没有被破坏，而只是从一个地方转移到另一个地方；(4)处理后的产物常释放出比原污染物毒性更大的副产物。

Muftikian等采用置换还原的方法制备了Pd/Fe双金属催化剂，并用于低分子量的COCs的液相脱氯反应。实验结果表明，Pd/Fe双金属催化剂可以在短短的几分钟内，将三氯乙烯(1，1，2-TCE)、二氯乙烯(1，1-DCE，1，2-DCE)以及四氯乙烯(PCE)均完全转化为乙烷，且反应中间过程未观察到任何其他副产物的存在，而使用单金属Fe作为催化剂，脱氯反应非常缓慢且不能将多氯烃完全转化。全燮等采用二元金属作为还原脱氯催化剂，对水中三氯甲烷、四氯化碳和三氯乙烯的还原脱氯特性进行了实验研究。结果表明，Fe/Pd和Fe/Ni体系对所有3种有机物具有良好的催化脱氯特性，30min内脱氯率大于85％。Zhu等采用沉淀还原的方法制备了Pd/Fe双金属催化剂，并对水中的氯苯(MCB)、二氯苯(DCB)和三氯苯(1，2，4-TCB)的还原脱氯特性进行了研究，均取得了良好的效果。

然而，虽然双金属型催化剂在脱氯中取得了良好的效果，但也存在一些缺点，如铁在反应的同时表面易被腐蚀，导致活性组分Pd的脱落，同时催化剂表面被氢氧化物覆盖，使催化剂活性丧失；双金属催化剂不易回收而且重复性很差，使该技术在工业化应用发展中受到了限制。

发明内容

本发明的目的在于公开一种用于降解水中含氯代芳香烃类有机化合物的催化脱氯方法。该方法以非晶态钴负载的贵金属为脱氯催化剂，其活性高、无副产物生成、不造成二次污染、抗氯中毒能力强、催化剂寿命长，特别适用于催化脱氯降解含氯代芳香烃类有机化合物。

本发明提供了一种用于降解水中含氯代芳香烃类有机化合物的催化脱氯的催化剂，该催化剂主要由非晶态金属钴及其负载的贵金属构成，其中非晶态钴的含量为90-100wt％，贵金属为钯，其含量为1-10wt％。

负载贵金属的非晶态钴催化材料是通过以下不同方法制备的：

(1)沉淀还原法

称取一定量的钴盐置于圆底烧瓶中，加入一定量的去离子水，在室温条件下充分磁力搅拌，使钴盐完全溶解，此时溶液呈玫瑰红色；然后滴加一定量的NaOH溶液，使钴离子完全沉淀；滴加一定量的酸性PdCl₂，搅拌5min，溶液呈蓝绿色；逐滴滴加一定量的NaBH₄溶液，控制滴加速度1.4ml/min，滴加过程中，溶液中有大量H₂产生，滴加完毕后，保持还原气氛继续搅拌60～120min；观察有大量黑色固体颗粒生成且溶液中不再产生气泡，停止搅拌，黑色固体立即全部吸附在磁子上，且上层溶液澄清透明；最后用大量去离子水冲洗，所得催化剂无需干燥，直接用于脱氯反应。

(2)还原取代法

①还原取代法(不加碱)