分解有机物的方法及其电解系统 本发明涉及一种分解有机物的方法，本发明还涉及一种分解有机物的电解系统。
长久以来，人类利用各种科技以提升生活品质，也因而伴随产生各种环境污染物，例如塑料厂、造纸厂、染整厂、制药厂、电子厂及化学研究单位所排入的废弃物，常常造成环境污染。废弃污染物通常可分为有机污染物及无机污染物两大类，但以有机污染物为最多，通常这些有机污染物是很难分解的，例如有2，4，6-三氯酚(TCP)、多氧联苯(PCB)、戴奥辛(Dioxin)等等常见的有机毒物，造成环境严重的污染。为处理有机污染物，已知较有效的分解方法，有利用臭氧、过氧化氢、臭氧加紫外线照射、臭氧和二氧化钛加紫外线照射、以及以各种细菌、酵素的生化分解方法等。但这些方法都有不同的缺陷，如含氯的苯环化合物以生化分解进行则速度很慢。再者如PE或PVC塑料袋的分解目前更是几乎很难做到，更值得一提的是要有效完全分解有机污染物为无害的二氧化碳气体是目前已知方法较欠缺的。
本发明的目的，在于提供一种有效分解有机污染物为无害二氧化碳气体的方法。
本发明是另一目地，在于提供一种有经济效益的电解系统，可供有效分解有机污染物。
本发明分解有机物的方法，是将有机污染物置于酸性水溶液中，对酸性熔液进行电化学反应，以石墨为工作电极，施加一还原电位，使有机物氧化分解，产生无害的二氧化碳气体主产物。产生的二氧化碳气体主产物，可以碱性水溶液，如氢氧化钠水溶液收集二氧化碳气体，再加入氯化钡(BaCl2)水溶液以形成碳酸钙(BaCO3)沉淀物，来决定二氧化碳气体产量，如此可以检验有机物氧化分解的程度。
本发明的分解有机物方法，可供用来处理一般的有机污染物，例如为脂肪族碳氢化合物(aliphatic hydrocarbons)、芳香族碳氢化合物(aromatichydrocarbons)、卤素取代的脂肪族(halogenated aliphatics)、经卤素取代的芳香族(halogenated aromatics)、脂肪族含氧基化合物(aliphatic oxo-compounds)、芳香族含氧基化合物(aromatic oxo-compounds)、含氮基的脂肪族化合物(nitrogen-containing aliphatic compounds)、含氮基的芳香族化合物(nitrogen-containing aromatic compounds)、含硫基的脂肪族化合物(sulfur-containingaliphatic compounds)或、含硫基的芳香族化合物(sulfur-containing aromaticcompounds)。本发明的分解有机物方法，可用以处理的有机污染物具体例，如2，4，6，-三氯酚(2，4，6-triclorophenol)、五氯酚(pentaclorophenol)、多氯联苯(PCBs)、戴奥辛(dioxin)、聚氯乙烯(polyvinyl chlororode)、酚(phenol)、苯甲烷(toluene)、乙氰、丁酮、二甲基呋喃(DMF)、二甲基亚砜(DMSO)或硝基苯甲酸等。
本发明分解有机物的电解系统，可供用以处理有机污染物。这一电解系统的概念主要是由电解装置与操作条件所构成，电解装置部分可以使用已知的，该装置大致包括一电解槽、一石墨工作电极与一辅助电极，也可增加一参考电极；其操作条件是将待分解的有机物与酸性溶液置入电解槽中，在含氧气体存在下，对石墨工作电极，施加一还原电位，以使有机物氧化分解产生二氧化碳气体。
为易于说明，本发明可藉下述的较佳实施例及附图所示以求更好了解。
图1：本发明电解系统所使用电解装置的一较佳实施例分解结构示意图。
图2：本发明电解系统的一较佳实施例示意图。
本发明电解系统所使用的电解装置，请参阅图1，该装置主要包括一电解槽10、两片石墨工作电极20、一辅助电极30与一参考电极40。
石墨工作电极20可以为未经修饰的石墨(即一般市场上销售的空白石墨)或经修饰的石墨，该经修饰的石墨可以是多铁蒙特石/全氟磺酸聚合物修饰的石墨或含钌黄绿石氧化物/全氟磺酸聚合物修饰的石墨。参考电极40可以是银/氯化银(Ag/AgCl)、汞/硫酸亚汞(Hg/Hg2SO4)等等。辅助电极30可以是白金电极，将其绕在一通气管50，该通气管50具有一多孔陶磁51，气体(例如氧气或空气)可经多孔陶磁51通入电解槽10中，电解槽10的上开口11以一矽胶塞60封盖，电解槽10有一侧边管口12供气体排出。
本发明电解系统的电解操作，请参阅图2，将待分解的有机物与酸性溶液置入电解槽10中，由氧气瓶70经通气管50通入氧气，以电化学分析仪(HA-151机型)80控制各电极，对石墨工作电极20，施加一还原电位，以使有机物氧化分解产生二氧化碳气体，产生的二氧化碳气体通入一三颈瓶90，三颈瓶90有碱性水溶液(如0.1M NaOH)收集二氧化碳，再加入氯化钡水溶液以形成碳酸钡沉淀物，可以决定出二氧化碳的产量。
电解操作条件如下：
1)一般以水为主要溶剂，如有机污染物不溶于水中，分解速率会减慢。但可以入各种有机溶剂(如丙酮、乙氰、丁酮、二甲基呋喃、二甲基亚砜等等)，增加其溶解度，以提升分解速度。
2)一般反应溶液需控制在酸性条件下，以利反应进行，愈酸反应速率愈快，但一般控制在PH＜4即有良好效果，酸度的控制可用一般常用无机酸，如硫酸、盐酸、硝酸、磷酸的一种或数种。以上所提的无机酸同时可以做为辅助电解质，而其他辅助电解质可以为氯化钠、氯化钾等等。
3)在反应中必须通入氧气以利电解反应的进行，但也可直接通入空气进行反应。
4)一般反应必须施加还原电位，但电位控制在-0.1～-1，2V间即有良好效果。
5)反应温度通常以室温进行，但升高温度可以使分解速度增快，降低温度可以减慢高挥发性物质的挥发，一般而言，可以在5℃至60℃之间选择反应温度。
6)反应时间，视需要而定，欲判断是否分解完全可以高效液相色谱法(HPLC)或薄层色谱板(TLC plate)追踪反应或观察反应溶液呈无色透明液体为止。
7)二氧化碳的收集，是以单一出口的电解装置，在出口处以碱性水溶液(如0.1M NaOH)收集二氧化碳，再加入氯化钡水溶液以形成碳酸钡沉淀物，过滤，烘干，再秤重以定二氧化碳产率。此二氧化碳产率是与理论值相比的，所谓理论值是指待分解处理的有机物完全氧化分解产生二氧化碳的理论量，故由二氧化碳产率可以得知有机物分解的完全程度。
实施例一：
取111mg(0.55mmol)2，4，6，-三氯酚溶于17.5ml乙氰，加入52.5ml水再以18N硫酸调整PH值为1，此时2，4，6，-三氯酚的浓度约为8mM，将此反应溶液置入电解槽中。电解反应为三电极电解系统装置，工作电极用两片多铁蒙特石/全氟磺酸聚合物修饰石墨电极，辅助电极为白金电极，参考电极为银/氯化银。电解反应时，直接通入氧气，在室温下施加-0.3伏特定电位，并在反应系统出口处，以装有100ml的0.1M氢氧化钠水溶液的三颈瓶收集二氧化碳，反应溶液经反应2小时后呈无色透明状。收集二氧化碳的三颈瓶，加入氯化钡水溶液(825mg两分子结晶水的氯化钡5ml的水)，在氮气系统下搅拌1小时，使其呈白色碳酸钡沉淀物，再过滤、烘干、秤重后得624mg碳酸钡，换算二氧化碳的产率为94％。实施例二：
反应物及电解系统与实施例一相同，但不加入17.5ml乙氰，而合计加入70ml水。经反应12小时后，反应溶液呈无色透明状。另得389mg碳酸钡，换算二氧化碳的产率为59％。实施例三：
取149mg(0.56mmol)五氯酚溶于30ml乙氰，加入水再以18N硫酸调整PH值为1的70ml水溶液，此时五氯酚浓度约为8mM。以相同于实施例一的电解系统，经反应3小时后反应溶液呈无色透明状。另得612mg碳酸钡，换算二氧化碳的产率为92％。实施例四：
取200mg(3.2mmol)聚氯乙烯(PVC)置于70ml水中再以6N盐酸调整PH值为1，此时聚氯乙烯的浓度约为46mM。电解反应为三极电解系统装置，工作电极用两片未修饰石墨电极，辅助电极为白金电极，参考电极为银/氯化银。电解反应时直接通入氧气，在室温下施加-0.8伏特定电位，并在反应系统出口处，以80ml的0.1M氢氧化钠水溶液收集二氧化碳。经反应20小时后反应溶液呈无色透明状，回收未反应完的悬浮固体聚氯乙烯共173mg。在直接加入1.57g两分子结晶水的氯化钡于收集二氧化碳的三颈瓶内，在氮气系统下搅拌1小时，使其呈白色碳酸钡沉淀物，再过滤、烘干、秤重后得108mg碳酸钡，换算二氧化碳的产率为63％。实施例五：
取73mg(0.56mmol)四氢氧基苯甲酸(4-hydroxy benzoic acid)溶于70ml水中再以6N盐酸调整PH值为1，此时四氢氧基苯甲酸的浓度约为8mM。以相同于实施例四的电解系统，经反应12小时后反应溶液呈无色透明状。另得705mg碳酸钡，换算二氧化碳的产率为91％。实施例六：
取204mg(5mmol)乙氰溶于以6N盐酸调整PH值为1的70ml水中，此时乙氰的浓度约为71mM。以相同于实施例四的电解系统，但施加-0.3伏特定电位，经反应7小时后反应溶液呈无色透明状。另得252mg碳酸钡，换算二氧化碳的产率为13％。实施例七：
取600mg(10mmol)醋酸溶于以6N盐酸调整PH值为1的70ml水中，此时醋酸的浓度约为0.14M。以相同于实施例四的电解系统，但施加-0.3伏特定电位，经反应12小时后反应溶液呈无色透明状，另得783mg碳酸钡，换算二氧化碳的产率为20％。实施例八：
取500mg(6.84mmol)二甲基呋喃溶于以12N盐酸调整PH值为1的70ml水中，此时二甲基呋喃的浓度约为98mM。以相同于实施例七的电解系统，经反应43小时后反应溶液呈无色透明状。另得3.019g碳酸钡，换算二氧化碳的产率为75％。实施例九：
取94mg(0.56mmol)二硝基苯甲酸(2-nitrobenzoic acid)溶于以6N盐酸调整PH值为1的70ml水中，此时二硝基苯甲酸的浓度约为8mM。以相同于实施例四的电解系统，经反应45小时后反应溶液呈无色透明状。另得680mg碳酸钡，换算二氧化碳的产率为88％。实施例十：
取71mg(0.36mmol)2，4，6，-三氯酚溶于10ml乙氰，加入35ml水再以6N硫酸调整PH值为2，此时2，4，6，-三氯酚的浓度约为8mM。以相同于实施例一的电解系统，但施加-1.0伏特定电位，经反应6小时后呈无色透明状。另得379mg碳酸钡，换算二氧化碳的产率为89％。
综上所述，本发明确能藉所揭露的构造以达到发明目的，具新颖性、进步性、与可供产业利用性，而与授于发明专利条件相符合。但以上所揭示的均为较佳实施例，举凡局部的变更或修饰而源于本发明技术思想而为该领域专业人士所易于推知的均不脱离本发明的专利权范围。