申请日2019.07.03
公开(公告)日2019.09.20
IPC分类号C02F1/461; C02F1/467
摘要
本发明公开了一种用于废水处理的阳极材料以及制备方法，所述阳极材料由在石墨电极上覆盖一层掺有杂多酸盐的聚苯胺导电薄膜形成，本发明的阳极材料的薄膜引入了杂多酸盐作为掺杂剂，使薄膜导电稳定性增加，提高了电化学阳极氧化处理废水中电极的氧化效果，在电化学氧化处理有机废水利用所述阳极材料时，可以对难降解废水进行处理，且对有机废水降解彻底。本发明的阳极材料还具有制备简单、形状可调、薄膜成本低廉且厚度可控、不易中毒、再生方便、使用寿命长等优点。
权利要求书
1.一种用于废水处理的阳极材料，其特征在于，包括：石墨电极和石墨电极表面覆盖的薄膜，其中薄膜原料以及其重量比为：油酸2-3份、苯胺100-120份、起始剂2-4份、对十二烷基磺酸钠1-2份、杂多酸盐5-10份、二氯二茂钛0.1-0.2份、溶剂180-190份、抗氧剂特丁基对苯二酚(TBHQ)0.3-0.5份、钙基膨润土9-10份、聚乙烯吡咯烷酮4-6份、白油5-7份、钛酸四丁酯1-2份。
2.根据权利要求1所述的用于废水处理的阳极材料，其特征在于：所述杂多酸盐为磷钨钒酸盐或磷钨钌酸盐。
3.根据权利要求1所述的用于废水处理的阳极材料，其特征在于：所述起始剂为硫酸铈或硝酸铈。
4.根据权利要求1所述的用于废水处理的阳极材料，其特征在于：所述的溶剂为体积比为1:9-10的四氢呋喃(THF)与甲苯的混合溶液。
5.一种用于废水处理的阳极材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
1)将起始剂加入到蒸馏水中，充分溶解，得到起始剂溶液;
2)将钛酸四丁酯加入到无水乙醇中充分溶解，将溶解后的溶液以2℃/min的速度升高温度到40-50℃时，加入对十二烷基磺酸钠，控制温度保持在40-50℃，搅拌5-10min，得到钛酸酯偶联剂溶液;
3)将聚乙烯吡咯烷酮、白油充分溶解于溶剂中，得到蜡溶剂;
4)将抗氧剂特丁基对苯二酚(TBHQ)充分溶解于溶剂中，再加入杂多酸盐，搅拌15-30min后，再加入苯胺，待充分溶解后，将溶解后的溶液转移到恒压反应釜内，在氮气(N2)的保护下，升温至80-90℃，再加入起始剂溶液，搅拌使其恒温反应6h，然后降至室温，得到聚苯胺溶液;
5)将所述钛酸酯偶联剂溶液，缓慢滴入到所述聚苯胺溶液中，充分混合后，加入二氯二茂钛，在60-70℃下搅拌，反应50-60min，而后过滤，回收溶剂，固体物经乙醇洗涤后水洗，50℃恒温干燥，得到掺杂聚苯胺;
6)将所述掺杂聚苯胺充分溶解于所述蜡溶剂中，旋涂于石墨电极表面成膜，即得到用于废水处理的阳极材料。
6.根据权利要求5所述的用于废水处理的阳极材料的制备方法，其特征在于：在步骤2)所述的钛酸酯偶联剂溶液中加入油酸和钙基膨润土。
7.根据权利要求5或6所述的用于废水处理的阳极材料的制备方法，其特征在于：所述杂多酸盐为磷钨钒酸盐或磷钨钌酸盐。
8.根据权利要求5或6所述的用于废水处理的阳极材料的制备方法，其特征在于：所述起始剂为硫酸铈或硝酸铈。
9.根据权利要求5或6所述的用于废水处理的阳极材料的制备方法，其特征在于：所述溶剂为体积比为1:9-10的四氢呋喃(THF)与甲苯的混合溶液。
说明书
一种用于废水处理的阳极材料以及制备方法
技术领域
本发明涉及污水污泥处理和高分子材料领域，更具体的说，涉及一种用 于废水处理的阳极材料以及制备方法。
背景技术
人们日常生活中会产生生活废水，且制药、造纸、石油化工、印染等行 业迅速扩张也会产生大量更加难降解的废水，均会造成水体污染。目前现有 的废水处理技术主要有化学、物理、生物等几大类，但是现有技术在处理制 药、石油化工、印染、造纸等产生的难降解废水时就显得力不从心，或是工 艺复杂，或是处理效果差，更是成本高昂，使得企业无法接受。
电化学阳极氧化处理废水具有装置简单、实用性强、适用性广的优点， 其可对微生物处理效果不佳的抗生素类、烃类及其衍生物、造纸黑液等的有 机污染物也可无差别氧化处理，明显降低水体COD，为后续处理创造良好条 件。但电化学阳极氧化处理废水中电极为石墨电极，具有氧化效果不佳、使 用寿命短的缺点。若电化学阳极氧化处理废水中的阳极电极为一种高效耐久、 具有催化作用的阳极材料，且此阳极材料的氧化效果较好，使用寿命有所提 高，则可以改善电化学阳极氧化处理废水的缺陷，对于难降解废水预处理、 保护水资源、经济与社会协同可持续发展具有重要意义。
发明内容
有鉴于此，本发明提出一种用于废水处理的阳极材料以及制备方法，用 于提高电化学阳极氧化处理废水中电极的氧化效果和使用寿命，解决了现有 技术中电化学阳极氧化处理废水中电极具有氧化效果不佳、使用寿命短的技 术问题。
本发明提出一种用于废水处理的阳极材料，包括：石墨电极和石墨电极 表面覆盖的薄膜，其中薄膜原料以及其重量比为：油酸2-3份、苯胺100-120 份、起始剂2-4份、对十二烷基磺酸钠1-2份、杂多酸盐5-10份、二氯二茂 钛0.1-0.2份、溶剂180-190份、抗氧剂特丁基对苯二酚(TBHQ)0.3-0.5份、 钙基膨润土9-10份、聚乙烯吡咯烷酮4-6份、白油5-7份、钛酸四丁酯1-2份。
优选地，所述杂多酸盐为磷钨钒酸盐或磷钨钌酸盐。
优选地，所述起始剂为硫酸铈或硝酸铈。
优选地，所述的溶剂为体积比为1:9-10的四氢呋喃(THF)与甲苯的混合 溶液。
本发明还提出了一种用于废水处理的阳极材料的制备方法，包括以下步 骤：
1)将起始剂加入到蒸馏水中，充分溶解，得到起始剂溶液;
2)将钛酸四丁酯加入到无水乙醇中充分溶解，将溶解后的溶液以2℃/min 的速度升高温度到40-50℃时，加入对十二烷基磺酸钠，控制温度保持在 40-50℃，搅拌5-10min，得到钛酸酯偶联剂溶液;
3)将聚乙烯吡咯烷酮、白油充分溶解于溶剂中，得到蜡溶剂;
4)将抗氧剂特丁基对苯二酚(TBHQ)充分溶解于溶剂中，再加入杂多酸 盐，搅拌15-30min后，再加入苯胺，待充分溶解后，将溶解后的溶液转移到 恒压反应釜内，在氮气(N2)的保护下，升温至80-90℃，再加入起始剂溶液， 搅拌使其恒温反应6h，然后降至室温，得到聚苯胺溶液;
5)将所述钛酸酯偶联剂溶液，缓慢滴入到所述聚苯胺溶液中，充分混合 后，加入二氯二茂钛，在60-70℃下搅拌，反应50-60min，而后过滤，回收溶 剂，固体物经乙醇洗涤后水洗，50℃恒温干燥，得到掺杂聚苯胺;
6)将所述掺杂聚苯胺充分溶解于所述蜡溶剂中，旋涂于石墨电极表面成 膜，即得到用于废水处理的阳极材料。
优选地，在步骤2)所述的钛酸酯偶联剂溶液中加入油酸和钙基膨润土。
优选地，所述杂多酸盐为磷钨钒酸盐或磷钨钌酸盐。
优选地，所述起始剂为硫酸铈或硝酸铈。
优选地，所述溶剂为体积比为1:9-10的四氢呋喃(THF)与甲苯的混合溶 液。
与现有技术相比，本发明之技术方案具有以下优点：本发明在石墨电极 上覆盖一层掺有杂多酸盐的聚苯胺导电薄膜形成阳极材料，提高了电化学阳 极氧化处理废水中电极的氧化效果和使用寿命，且阳极材料具有制备简单、 形状可调、薄膜成本低廉且厚度可控、不易中毒、再生方便、使用寿命长等 优点。所述的阳极材料在电化学氧化处理有机废水时，可以对难降解废水进 行处理，且对有机废水降解彻底。在阳极材料制备过程中，利用油酸分子的 表面作用来提高钙基膨润土的反应能力，再与钛酸酯偶联剂溶液共混，提高 偶联反应效率，从而改善了掺杂杂多酸盐在有机导电高分子间的分散相容性， 可以显著改善成膜后的稳定性;在苯胺聚合过程中引入了杂多酸盐作为掺杂 剂，杂多酸盐中钒、钌皆为变价元素，可以使电极薄膜导电稳定性增加，具 有更强的氧化能力;加入抗氧剂TBHQ可防止掺杂聚苯胺导电薄膜失效，提高 聚苯胺导电薄膜的使用稳定性;加入的聚乙烯吡咯烷酮能提高薄膜的均匀程 度，有效连接各组成成分。