[发明专利]一种氯自由基介导的电化学过滤系统及其应用

权利要求书

1.一种氯自由基介导用于降解氨氮废水的电化学过滤系统，包括阳极(2)与阴极(4)，其特征在于，所述阳极(2)采用二氧化锡改性的碳纳米管薄膜，阴极(4)采用Pd/Cu改性泡沫镍，阳极(2)、阴极(4)相对一侧的表面各设有一层PTFE基底膜(3)，且阳极(2)的一侧为进水口(1)，阴极(4)的一侧为出水口(7)，出水口(7)处设有Ag/AgCl参比电极(6)；阳极(2)、阴极(4)分别通过一集流体(5)与电源的正极、负极连接；

所述二氧化锡改性的碳纳米管薄膜的制备方法为：

步骤1)：将碳纳米管置于容器中，加入NMP并使用探针超声0.5h使之分散均匀；将分散液抽滤到PTFE基底膜(3)上，制成碳纳米管薄膜；

步骤2)：将氯化亚锡置于容器中，加入稀盐酸后超声5~20min制成电吸附溶液；稀盐酸采用盐酸与超纯水的混合溶液，盐酸与超纯水的体积比为1:2；

步骤3)：将钛片作为正极，碳纳米管薄膜作为负极，施加外加电压，在电吸附溶液中反应0.5~2h；外加电压的范围为0.5~2V；

步骤4)：将电吸附好的膜放入80℃的恒温水浴锅中水浴0.5~2h后，即得二氧化锡改性的碳纳米管薄膜；

所述Pd/Cu改性泡沫镍的制备方法为：

步骤5)：将泡沫镍依次浸没在浓度0.1M的硫酸、丙酮、去离子水中各超声10~30min去除表面氧化物；

步骤6)：将氯化钯、五水合硫酸铜、盐酸溶液置于同一容器中混合均匀，得到混合液；

步骤7)：在三电极系统中，采用泡沫镍作为工作电极、Pt作为对电极，以及饱和Ag/AgCl作为参比电极，将三者共同浸入混合液中，在应用电位为-1.0V vs.Ag/AgCl的条件下进行电沉积，沉积完成后即的得Pd/Cu改性泡沫镍。

2.如权利要求1所述的氯自由基介导用于降解氨氮废水的电化学过滤系统，其特征在于，所述步骤6)中氯化钯、五水合硫酸铜、盐酸溶液浓度分别为2mM、4mM、0.1M，三者的体积比为1:1:1。

3.如权利要求1所述的氯自由基介导用于降解氨氮废水的电化学过滤系统，其特征在于，所述步骤7)中电沉积的时间为20~60min，应用电位范围为(-5)~(-1)V vs.Ag/AgCl。

4.如权利要求1所述的氯自由基介导用于降解氨氮废水的电化学过滤系统，其特征在于，所述集流体(5)采用Ti棒。

5.一种权利要求1-4任意一项所述的氯自由基介导用于降解氨氮废水的电化学过滤系统在降解氨氮废水中的应用。

6.如权利要求5所述的氯自由基介导用于降解氨氮废水的电化学过滤系统在降解氨氮废水中的应用，其特征在于，将硫酸铵溶液导入过滤体系，控制阳极电势范围在1~3Vvs.Ag/AgCl，pH值范围在1~12，[Cl^-]的初始浓度范围在0.01-1.0mol/L；所述[Cl^-]在阳极被氧化生成氯自由基，即Cl·，Cl·选择性地与NH⁴⁺反应生成氮气，阳极副产物进一步在阴极选择性还原为N₂；所述阳极的副产物为 NO₃^- 和 NO₂^- 中的至少一种。