内容发布更新时间 : 2024/12/26 21:27:23星期一 下面是文章的全部内容请认真阅读。

PCBs的零价金属还原和电催化还原研究现状

摘要 本文介绍了PCBs的零价金属还原和电催化还原的研究现状，并对其优缺点进行了分析，对今后的研究进行了展望。

关键词 PCBs；零价金属还原；电催化还原；研究现状

Abstract This paper introduces the current statue of the study of reductive dechlorination based on zerovalent mental and electrocatalytic hydrodechlorination nowadays.Moreover,analysed the adventages and shortcomings of the both methods,indicating the direction of the study in the future.

Keywords PCBs; zerovalent mental; electrocatalytic hydrodechlorination;current statue of the study

多氯联苯(Polychlorinated Biphenyls, PCBs)是由一系列氯化联苯异构体组成的工业合成品。多氯联苯(PCBs)是斯德哥尔摩公约优先控制的一类持久性有机污染物, 难溶于水，具有良好的化学稳定性、耐热性以及绝缘性理化特性,是应用广泛的重要化工产品. 研究显示：PCBs可以通过挥发、扩散、对流转移至大气、地表水和地下水中，并且易溶于生物组织的脂肪中，通过生物富集和食物链对动物和人类的生殖系统、神经系统和免疫系统造成危害[1]。国际上，欧美已经限制PCBs的生产，封存废弃的PCBs，并且积极研究消除PCBs的方法[1]，我国也停止生产和进口含有PCBs的产品。

多氯联苯的处理方法：物理方法，化学方法和生物降解[2]。而在各种化学处理方法中，因为相较于氧化方法更好的环境兼容性，选择性和经济效益，学者们在还原降解方法方面做了更多的研究工作[3]。 一 零价金属还原

Grittini 等最早利用零价铁对PCBs 进行降解，首次证明了零价金属 ( 如铁粉) 能够对PCBs 进行化学还原脱氯。 在高温等特殊条件下 或有钯、铂、镍和铜等催化剂存在的条件下，零价金属能有效 促进PCBs 还原脱氯。 目前研究中用作还原剂的零价金属主要有铁、

铝、镁、锌 和锡等， 在众多零价金属中利用零价铁及其化合物还原去除卤 化有机物和多氯联苯的研究最多 [4]。

最普遍的化学还原方法是零价铁脱氯还原。与其他处理方法 比较，零价铁脱氯技术具有简单 、有效、廉价的优点[5], 可以有效修复有机氯化学品(如三氯乙烯或 PCBs)污染的地表水和地下水染的地表水和地下水. 在 ZVI 过程中, 因零价铁对有毒氯代有机物具有较好的化学反应活性, 可以有效脱除氯代化合物的氯元素, 生成直链烃或芳香烃, 这些产物通常比母体化合物毒性低, 在自然环境中也更易进一步降解[10]。

研究表明在室温下的乙醇水溶液 中， 比较纳米铁，铁粉以及纳米级 F e ／ P d降解相同浓度 的Aroclors1254溶液。 1 7 h后， 商业铁粉对 PCB的降解几乎为 0，纳米铁降解效果较好，但是降解率不到 2 5 ％[6].这说明纳米铁及双金属具有较高的还原活性。

国内外学者主要运用铁粉， 纳米级零价铁以及钯铁合金等含有零价铁的反应介质，对环境中 P C B s 污染物质的还原脱氯进行了多数研究，并已经 取得了一定进展。但 目前的研究仍存在许多的不足。在环境温度和压力下还原反应速度慢，例如纳米铁还原PCBs同系物需要44天到77年不等[7]。另一方面虽然含铁双金属催化剂提高了还原速率，但是因为铁基的溶解损失，氢氧化物沉淀和氢气的大量析出，导致还原剂在水溶液中连续催化还原几个小时就会失活[8]。 二 电催化还原

电催化还原PCBs越来越成为人们关注的热点。一般地电催化还原PCBS采Pd,Pt,Rh,Ru作为催化剂。因为Pd可以多层吸附氢气，并能在其表面保持较高的氢气含量，且Pd有较低的析氢电位，所以成为电催化还原常用的催化剂。

钯修饰电极电催化还原脱氯是进行氯代有机污染物处置较为高效、 低耗的方法.该方法较Fe0颗粒还原能力更强,不存在铁基氧化性腐蚀和氢氧化物沉淀覆盖的问题,而且析氢强度可控.同时,氯代有机物完全脱氯的产物不再具备其原有的 POPs 特性,毒性大幅下降[9].但

是钯价格昂贵，为了降低成本，使催化剂具有更广泛的实际应用价值，含钯的双金属或金属氧化物得到了越来越广泛的研究。结果表明复合电极仍然具有一定的催化性能，选择合适的的电极制备条件可以得到性能良好的催化电极，甚至优于单金属钯电极[14]。

研究常采用碳材料，贵金属修饰的钛网、泡沫镍作为电极材料制备Pd修饰电极并研究其催化脱氯性能和机理。 （1） 碳材料作电极材料

因为碳的化学惰性和强吸附能力，各种各样的碳材料如碳纤维，碳毡，石墨，碳纳米管等被广泛的用作电极基体，并在其上负载Pd催化剂来还原降解PCBs,并取得了较好的还原效果。

与传统碳材料相比, 碳纳米管具有一些独特的性质, 如更好的导电性、更高的能量密度分布和贮氢性能、更大的比表面积. 碳纳米管的这些特性更有利于有机氯化合物的电化学脱氯。陈硕等 应用载钯碳纳米管有序阵列电极用于甲醇-水溶液中 2,4,5-三氯联苯(PCB29)的电催化还原脱氯研究. 结果表明, 由于 CNTs 的独特性质, Pd/CNTs/Ti 电极表现出比Pd/Ti和Pd/石墨电极更高的脱氯效率, 6 h内PCB29去除率达90%. 在此过程中PCB 29可以完全脱氯, 联苯被确认为是最终脱氯产物. 在电催化还原反应中载钯量、 阴极电压和支持电解质是影响脱氯效果的关键因素.[10-11] （2） 泡沫镍做电极材料

泡沫镍具有高孔径分布和高活性比表面积，是优良的氢化还原催化剂和电极材料。 王姝等采用两室流通式隔膜电解池,研究了钯修饰泡沫镍电极对纯水相中 2-氯联苯(2-CB)的电催化还原脱氯作用,考察了电流密度、pH值和溶液流速对 2-CB 脱氯率的影响.结果表明,当电流密度为 1.5mA/cm2、阴极液 pH 值为 5.5、阴极液流速为 7.4mL/(min·cm2)时,