[发明专利]一种电还原去除地下水中三氯乙烯的方法

说明书

本发明涉及一种电还原去除地下水中三氯乙烯的方法。该方法首先将含三氯乙烯的水体引入双室双电极电化学去除装置的阴极室中，调节阴极室的pH为5.8～6.4；阳极室电解质为8～10 g/L的硫酸钠溶液；通电后，保持电压为2.5V进行化学处理，根据现有的国家标准，确定终止化学处理的时间。本发明通过分子印迹技术处理，使双极膜在阳膜一侧具有对TCE的选择吸附性能，以此提高电极对TCE的还原效率。在Ti‑mesh上沉积单质钯，提升了电极对TCE的加氢脱氯性能。将Pd@Ti‑mesh复合于双极膜阳膜一侧，实现电极与膜零极距，水解产生的H+可以直接到达阴极，提高电极表面H+含量，促进电极对TCE的还原速率。

技术领域

本发明涉及一种地下水中三氯乙烯的去除技术领域，具体涉及一种电还原去除地下水中三氯乙烯(TCE)的方法。

背景技术

三氯乙烯(TCE)是一种典型的氯代有机物(COCs)，常作为脱脂剂、清洗剂、合成中间体和清洗剂等被广泛应用于机械、电子、纺织、医药、化工等行业生产中。其具有高渗透和持久性，可由地表逐步渗透至地下水，在我国及其他国家地下水中被频繁检出。另外，动物实验和流行病学调查表明，TCE具有“三致”作用并可强烈抑制人体中枢神经，对地下饮用水安全和人体健康存在极大威害，已被包括中国在内的多个国家列入了优先监测和控制污染物名单。因此，去除地下水中的TCE具有重要的现实意义。

目前，TCE去除方法主要包括化学还原、吸附、生物降解、高级氧化以及电化学氧化等。而上述方法均具有一定的缺点，如吸附只是将TCE由水体转向吸附剂，而并没有将其彻底去除；生物降解法易受到环境因素的影响，易出现去除效果不稳定现象；而高级氧化法往往需要消耗大量化学试剂，且在处理过程中易产生含氯小分子物质，其在后续处理过程中难以去除。近年来，电还原法因具有反应条件温和、易于控制、脱氯效率高、环境友好、脱氯产物简单等优点，常被用于选择性去除TCE中的Cl(C-Cl键是COCs具有持久性和毒性的主要原因)，以降低TCE毒性和持久性，并得到了科研工作者的广泛关注。其反应过程如方程1-4所示(M:电极表面，ads下标表示吸附态)：

2H₂O(H₃O⁺)+2e^-+M→2(H)_adsM+2OH^-(H₂O) 产H_ads (1)

R-Cl+M→(R-Cl)_adsM R-Cl吸附 (2)

2(H)_ads M+(R-Cl)_adsM→(R-H)_adsM+HCl 加氢脱氯反应 (3)

(R-H)_adsM→R-H+M R-H脱附 (4)

据文献报道，自上世纪80年代至今，载有金属氧化物的钛网电极，泡沫镍电极，以及由铁为阳极，泡沫铜、泡沫镍为阴极的电还原系统对含TCE地下水进行了去除研究，取得了较好的去除效果，但地下水残留TCE浓度难以达到我国地下饮用水TCE含量标准(70μg/L)，且存在电流效率偏低、能耗较高等问题。其主要原因在于：1)痕量TCE难以在电极表面富集：TCE由水体向电极传质是电还原的一个关键过程，低浓度物质具有较低的传质速率，当TCE浓度由20mg/L降至1mg/L时，其传质速率也会由1g/s·m²降至0.05g/s·m²，这使得痕量TCE难以在电极表面被富集，进而无法有效去除TCE；2)电极无选择吸附性能：上述电极对TCE无选择吸附性能，使得大量共存物质(如腐殖酸)被吸附至电极表面，直接消耗电子或H_ads，导致TCE去除率和电流效率降低。因此有必要开发一种新的电极来提高TCE在电极表面的富集率，提高电极对TCE的选择性吸附特性，降低共存有机物干扰，提高电流效率、降低能耗。

发明内容