一种催化激活亚氯酸盐制备二氧化氯的方法

本发明涉及环境功能催化生产化学品，特别涉及一种催化激活亚氯酸盐制备二氧化氯的方法。

背景技术：

1、亚氯酸盐活化的新型高级还原-氧化技术，例如配合金属基催化剂催化激活亚氯酸盐，可产生高价金属氧化物（如高价铁氧化物种和高价钴氧化物种）以及二氧化氯，用于选择性去除有机物污染物以及可持续消毒杀菌灭活微生物，但金属基面临着离子浸出的特性，亟需开发非金属基催化激活亚氯酸盐的方法。

2、此外，二氧化氯是国际公认的高效广谱、安全持久的杀菌消毒灭藻剂，也是一种选择性的氧化剂，可用于饮用水消毒与处理、有机污染物的去除、卫生消毒、食品保鲜等领域，受到世界卫生组织、美国食品药物管理局和美国国家环境保护局的认可。目前常用的二氧化氯制备方法主要为化学法，化学法分为还原法、氧化法和电解法，以还原氯酸盐或者氧化亚氯酸盐为主。而亚氯酸盐制备二氧化氯方法，主要以紫外催化或酸性催化为主。二氧化氯由于不可压缩特性，不便于运输，一般是形成水溶液或现配现用。尽管二氧化氯优势明显，但二氧化氯的制备特性和固有特性限制了其发展与应用。那么如何绿色、环保、高效、安全且具有场景适配性制备并应用二氧化氯成为亟待研究方向，以便进一步推广二氧化氯的多场景化的应用。

技术实现思路

1、本发明的目的是提供一种催化激活亚氯酸盐制备二氧化氯的方法，基于力-电耦合催化机制衍生的压电和接触起电形成的振动催化为原理，利用超声/球磨技术驱动高聚物催化亚氯酸盐，通过电子转移产生二氧化氯。

2、本发明的上述技术目的是通过以下技术方案得以实现的：

3、一种催化激活亚氯酸盐制备二氧化氯的方法，其特征在于，通过外力驱动，将具有压电、疏水性和吸电子特性的高聚物作为催化剂，催化激活亚氯酸盐产生二氧化氯。

4、优选的，具体步骤为：在水中加入高聚物粉末材料充分混匀后，再加入亚氯酸盐并启动外力驱动开始反应产生二氧化氯。

5、优选的，所述高聚物为pvdf材料、ptfe材料以及上述二者的任意比例混合物。

6、优选的，所述外力驱动为超声波或者球磨驱动。

7、优选的，所述超声频率≥20khz，球磨的转速≥100rpm。

8、优选的，所述高聚物粉末粒径为1~900mm，投加量为10~1000mg/l。

9、优选的，所述亚氯酸盐的浓度为1μmol/l~10mmol/l。

10、优选的，在水中加入高聚物粉末材料充分混匀后还可加入硫酸，硫酸浓度为50μmol/l。

11、优选的，所述超声波或者球磨驱动时间为30~240min。

12、综上所述，本发明具有以下有益效果：利用超声或球磨等接触、摩擦、振动等外力驱动，利用具有压电、疏水性和吸电子特性的高聚物作为催化剂，用于催化激活亚氯酸盐，可产生力-电耦合衍生的压电催化和接触起电催化效应，促进电荷（电子）分离转移，高聚物表面形成的正电荷层，可与亚氯酸根（clo2-）完成电子交换（转移），即抢夺其电子，从而形成二氧化氯（clo2）；同时，由于力-电耦合效应，还可以产生羟基自由基（·oh）和超氧自由基（o2·-）等活性物种。

技术特征：

1.一种催化激活亚氯酸盐制备二氧化氯的方法，其特征在于，通过外力驱动，将具有压电、疏水性和吸电子特性的高聚物作为催化剂，催化激活亚氯酸盐产生二氧化氯。

2.根据权利要求1所述的一种催化激活亚氯酸盐制备二氧化氯的方法，其特征在于：具体步骤为：在水中加入高聚物粉末材料充分混匀后，再加入亚氯酸盐并启动外力驱动开始反应产生二氧化氯。

3.根据权利要求2所述的一种催化激活亚氯酸盐制备二氧化氯的方法，其特征在于：所述高聚物为pvdf材料、ptfe材料以及上述二者的任意比例混合物。

4.根据权利要求2所述的一种催化激活亚氯酸盐制备二氧化氯的方法，其特征在于：所述外力驱动为超声波或者球磨驱动。

5.根据权利要求4所述的一种催化激活亚氯酸盐制备二氧化氯的方法，其特征在于：所述超声频率≥20khz，球磨的转速≥100rpm。

6.根据权利要求2所述的一种催化激活亚氯酸盐制备二氧化氯的方法，其特征在于：所述高聚物粉末粒径为1~900mm，投加量为10~1000mg/l。

7.根据权利要求2所述的一种催化激活亚氯酸盐制备二氧化氯的方法，其特征在于：所述亚氯酸盐的浓度为1mmol/l~10mmol/l。

8.根据权利要求2所述的一种催化激活亚氯酸盐制备二氧化氯的方法，其特征在于：在水中加入高聚物粉末材料充分混匀后还可加入硫酸，硫酸浓度为50mmol/l。

9.根据权利要求4所述的一种催化激活亚氯酸盐制备二氧化氯的方法，其特征在于：所述超声波或者球磨驱动时间为30~240min。

技术总结
本发明公开了一种催化激活亚氯酸盐制备二氧化氯的方法，通过外力驱动，将具有压电、疏水性和吸电子特性的高聚物作为催化剂，催化激活亚氯酸盐产生二氧化氯。本发明的优点在于可产生力‑电耦合衍生的压电催化和接触起电催化效应，促进电荷分离转移，高聚物表面形成的正电荷层，可与亚氯酸根完成电子交换，即抢夺其电子，从而形成二氧化氯，同时，由于力‑电耦合效应，还可以产生羟基自由基和超氧自由基等活性物种。

技术研发人员：徐祺辉
受保护的技术使用者：盐城师范学院
技术研发日：
技术公布日：2024/6/11