申请日2017.08.09
公开（公告）日
2017.11.17
IPC分类号
C02F1/461;C02F101/30
摘要
本发明公开了一种用于 废水处理的电极及其制备和应用，该电极由钛基体和覆盖于钛基体表面的金属氧化物层组成；所述的金属氧化物层的组分包括氧化铱、氧化锡和氧化钐。该电极稳定性好，耐腐蚀性强，以该电极作为阳极，以钛电极作为阴极，对农药废水进行电化学处理，可以有效地降低农药废水的COD值。
权利要求书
1.一种用于废水处理的电极，由钛基体和覆盖于钛基体表面的金属氧化物层组成，其特征在于，所述的金属氧化物层的组分包括氧化铱、氧化锡和氧化钐。
2.根据权利要求1所述的用于废水处理的电极，其特征在于，所述的氧化铱、氧化锡和氧化钐的摩尔比为1：0.5～0.9：0.03～0.09。
3.根据权利要求1所述的用于废水处理的电极，其特征在于，所述的金属氧化物层的厚度为0.05～0.1mm。
4.一种如权利要求1～3任一项所述的电极的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
将钛基体用稀硫酸预处理30分钟～1小时，然后用含有三氯化铱、四氯化锡和三氯化钐的正丁醇盐溶液涂覆、干燥，然后于600～800℃进行氧化处理得到所述的电极。
5.一种如权利要求1～3任一项所述的电极的应用，其特征在于，所述的电极用于处理有机废水。
6.根据权利要求5所述的电极的应用，其特征在于，以钛电极作为阴极，以权利要求1～3任一项所述的电极作为阳极，对有机废水进行电化学处理，得到处理后废水。
7.根据权利要求6所述的电极的应用，其特征在于，所述的有机废水为农药废水。
8.根据权利要求7所述的电极的应用，其特征在于，所述的农药废水为草甘膦废水。
说明书
一种用于废水处理的电极及其制备和应用
技术领域
本发明属于环保技术和电化学领域，具体涉及一种用于废水处理的电极及其制备和应用。
背景技术
我国是一个农业大国，害虫种类繁多，在粮食、棉花、蔬菜等的生产过程中每年都会遇到来自病虫害的威胁。农药的出现极大地提高了人类防治农业病虫害的水平，有力地推动了现代农业的发展。根据农业部的统计资料，我国每年要使用农药140多万吨。据不完全统计，全国每年排放的农药废水约为十几亿吨，其中农药废水处理率不足10％，而处理达标的仅占已处理的百分之几。
农药废水具有如下几个特点：(1)有机物浓度高；(2)成分复杂，水质变化大；(3)盐含量高；(4)难降解有机物含量高。农药废水处理不达标，排放到自然环境中会导致土壤退化、农药残留、水源和环境污染、生物链中断、生态失衡等一系列问题。目前，企业通常先采用物化处理农药废水，以去除农药废水中的部分难降解有机物，并改善农药废水的可生化性，再采用常规生化系统对农药废水进行生化处理。
由于农药废水的浓度较高，物化处理需要消耗大量的药剂，运行成本较高；同时，常规生化系统的活性污泥浓度低，生物耐药性差，生化系统易受冲击，因此，农药废水需要高倍稀释后才能引入生化系统进行生化处理，造成稀释水的浪费。
采用电化学方法来处理农药废水，可以减少化学试剂的使用，处理过程更加环保，然而农药废水的腐蚀性比较强，现有的电极寿命还不够高，因此，开发出一种具有更高使用寿命的并且对农药废水具有更好处理效果的电极具有重要的应用意义。
发明内容
本发明提供了一种用于废水处理的电极及其制备和应用，该电极稳定性高，耐腐蚀性强，同时可适用于多种不同的农药废水的处理，并且处理效果好。
一种用于废水处理的电极，由钛基体和覆盖于钛基体表面的金属氧化物层组成，所述的金属氧化物层的组分包括氧化铱、氧化锡和氧化钐。
本发明中，通过在现有的氧化铱涂层中添加一定量的氧化锡和氧化钐，一方面提高了该电极的稳定性，增强了该电极的耐腐蚀性能，而且，也提高了该电极对废水的处理能力。
涂层中各组分的含量会对电极的性能产生较大的影响，本发明中，涂层中氧化锡的含量较高，氧化钐含量较低时，电极的稳定性和对废水的处理能力更强，作为优选，所述的氧化铱、氧化锡和氧化钐的摩尔比为1：0.5～0.9：0.03～0.09。
作为优选，所述的金属氧化物层的厚度为0.05～0.1mm。
本发明还提供了一种所述的电极的制备方法，包括以下步骤：
将钛基体用稀硫酸预处理30分钟～1小时，然后用含有三氯化铱、四氯化锡和三氯化钐的正丁醇盐溶液涂覆、干燥，然后于600～800℃进行氧化处理得到所述的电极。
本发明还提供了一种所述的电极的应用，该电极用于处理有机废水。
具体使用时，以钛电极作为阴极，以本发明所述的电极作为阳极，对有机废水进行电化学处理，得到处理后废水。
作为优选，所述的有机废水为农药废水，包括草甘膦废水、福美双废水、吡虫啉废水和恶草灵废水等农药废水。
作为进一步的优选，所述的农药废水为草甘膦废水。
本发明中，电化学处理时，调节废水的pH值至3～10，电流密度为10mA/cm2～60mA/cm2，电化学处理的温度为20～50℃。
同现有技术相比，本发明的有益效果体现在：
本发明通过在钛基体上覆盖一层由氧化铱、氧化锡和氧化钐组成的金属氧化层，然后作为阳极对有机废水进行电化学处理，可以有效地降低农有机废水的COD值。
具体实施方式
实施例1
下面结合具体实施例对本发明所述方法进行详细说明。应说明的是，以下实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管参照较佳的实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明的技术方案精神和范围，其均应涵盖在本发明的权利要求范围内。
实施例1
将钛基体先用浓度20％、温度60℃的硫酸酸蚀50分钟，再用铱、锡、和钐的摩尔比为100：50：4的三氯化铱(0.1mol/L)、四氯化锡(0.05mol/L)和三氯化钐(0.004mol/L)的正丁醇盐溶液涂覆、干燥，600℃热氧化20min，此过程重复30次，最后600℃热处理2h，得到的氧化物层约为0.05mm。
实施例2
将钛基体先用浓度20％、温度60℃的硫酸酸蚀50分钟，再用铱、锡、和钐的摩尔比为100：50：9的三氯化铱(0.1mol/L)、四氯化锡(0.05mol/L)和三氯化钐(0.009mol/L)的正丁醇盐溶液涂覆、干燥，600℃热氧化20min，此过程重复30次，最后600℃热处理2h，得到的氧化物层约为0.05mm。
实施例3
将钛基体先用浓度20％、温度60℃的硫酸酸蚀50分钟，再用铱和锡的摩尔比为100：50的三氯化铱(0.1mol/L)和四氯化锡(0.05mol/L)的正丁醇盐溶液涂覆、干燥，600℃热氧化20min，此过程重复30次，最后600℃热处理2h，得到的氧化物层约为0.05mm。
实施例4稳定性试验
采用加速试验的方法，在电解槽(容量为5L)中进行。以实施例1～3的电极为阳极，试验面积为1cm2，Ti板为阴极。
试验条件如下：电解液为30％H2SO4，温度30～40℃，阴阳极距离4cm，阳极电流密度4A/cm2，以槽压发生突升(约5V以上)视为阳极失效，记录失效时间，结果如下表：
实施例5
(1)采用碳酸钠水溶液将草甘膦农药废水的pH值调整至9；
(2)以钛作为阴极，分别以实施例1～3制得的电极为阳极，装配好电解槽反应器；
(3)使废水通过电解槽反应器，控制温度为20℃，通电流，电流密度为15mA/cm2，水力停留时间为20分钟，检测水解前后的COD值和TP(总磷浓度)，结果见下表。
项目COD(mg/L)TP(mg/L)处理前9278022540处理后(实施例1)125003050处理后(实施例2)105002850处理后(实施例3)184893298
实施例6
(1)采用碳酸钠水溶液将草甘膦农药废水的pH值调整至10；
(2)以钛作为阴极，分别以实施例1～3制得的电极为阳极，装配好电解槽反应器；
(3)使废水通过电解槽反应器，控制温度为20℃，通电流，电流密度为20mA/cm2，水力停留时间为1小时，检测水解前后的COD值和TP(总磷浓度)，结果见下表。
项目COD(mg/L)TP(mg/L)处理前9278022540处理后(实施例1)126143092处理后(实施例2)103842746处理后(实施例3)185423349
实施例7
(1)将吡虫啉废水的pH值调整至3；
(2)以钛作为阴极，分别以实施例1～3制得的电极为阳极，装配好电解槽反应器；
(3)使废水通过电解槽反应器，控制温度为20℃，通电流，电流密度为20mA/cm2，水力停留时间为1小时，检测水解前后的COD值，结果见下表。
实施例8
(1)将恶草灵废水的pH值调整至7；
(2)以钛作为阴极，分别以实施例1～3制得的电极为阳极，装配好电解槽反应器；
(3)使废水通过电解槽反应器，控制温度为20℃，通电流，电流密度为20mA/cm2，水力停留时间为1小时，检测水解前后的COD值，结果见下表。
实施例9
(1)采用盐酸水溶液将调节福美双废水的pH值调整至7；
(2)以钛作为阴极，分别以实施例1～3制得的电极为阳极，装配好电解槽反应器；
(3)使废水通过电解槽反应器，控制温度为20℃，通电流，电流密度为20mA/cm2，水力停留时间为1小时，检测水解前后的COD值，结果见下表。