[发明专利]一种去除多种难降解有机污染物的多维电极电催化装置

说明书

技术领域

本发明属于高浓度有机废水的电化学处理技术领域，具体涉及一种去除多种难降解有机污染物的多维电极电催化装置。

背景技术

电催化氧化技术通过产生羟基自由基等强氧化性的活性基团来降解废水中的有机污染物，具有无二次污染、成本低、适用性强、效率高等特点，在处理高浓度、难生化降解废水方面具有应用潜力。为增强难生化降解废水的电催化处理效果，提高电解槽单位体积有效反应面积、传质效果和电流效率是非常关键的问题，因此需要开发新型高效的电催化反应器。同时，将反应器的开发和与之相匹配的电极制备相结合进行，使电极的催化效率得到充分发挥是目前研究的重点之一。因此选择适合的电极材料和对其改性，以改善电极的表面催化性能，便成了电化学工作者研究的新课题。近30年来，钛基板电极已发展成为金属氧化物电极的主要形式，目前修饰钛电极所使用的金属氧化物主要有氧化钌、氧化锰、氧化铅、氧化铂、氧化铱、锡锑氧化物等。电催化电极的表面微观结构和状态是影响电催化性能的重要因素，而电极的制备方法直接影响到电极的表面结构，因而选择合适的电极制备方法是提高电极电催化活性至关重要的关键环节。目前还缺少将反应器的开发和与之相匹配的电极制备相结合方面的研究。

发明内容

本发明的目的是提供一种去除多种难降解有机污染物的多维电极电催化装置。本发明的具体内容如下：

一种去除多种难降解有机污染物的多维电极电催化装置由电解槽(1)、极板卡槽(2)、格栅支架(3)、透水格栅(4)、磁珠(5)、出水口(6)、不锈钢阴极板(7)、负载Pt掺杂NiO-SnO镀PbO膜钛基阳极板(8)、电线(9)、稳压稳流电源(10)和含NiO中间层的负载Ag掺杂CuO-CeO₂活性氧化铝粒子电极(11)组成。在电解槽(1)的底部放置磁珠(5)。在电解槽(1)的中下部设有出水口(6)，供取样使用。格栅支架(3)分布在电解槽(1)的四角，为固定式，作为透水格栅(4)的支架。透水格栅(4)和极板卡槽(2)均为活动式，可以取出。在电解槽(1)中共放置4个极板卡槽(2)，每个极板卡槽上均匀设置5个卡位，用于选择合适的间距插入不锈钢阴极板(7)和负载Pt掺杂NiO-SnO镀PbO膜钛基阳极板(8)。使用时，先安放磁珠(5)，后将透水格栅(4)放置到格栅支架(3)上，然后将不锈钢阴极板(7)和负载Pt掺杂NiO-SnO镀PbO膜钛基阳极板(8)的四角卡到极板卡槽(2)上后，一同放入电解槽中，用电线(9)将不锈钢阴极板(7)和负载Pt掺杂NiO-SnO镀PbO膜钛基阳极板(8)与稳压稳流电源(10)相连，最后将含NiO中间层的负载Ag掺杂CuO-CeO₂活性氧化铝粒子电极(11)均匀投入不锈钢阴极板(7)和负载Pt掺杂NiO-SnO镀PbO膜钛基阳极板(8)之间的空隙中。

其中，所述负载Pt掺杂NiO-SnO镀PbO膜钛基阳极板由如下方法制备：

(1)将钛片放置在40kHz超声波清洗仪中用洗涤剂溶液清洗30min，然后取出用去离子水冲洗，再放置在40kHz超声波清洗仪中用去离子水清洗15min；

(2)将步骤(1)得到的钛片放置在10％的草酸溶液中刻蚀2h，然后取出用去离子水冲洗，再放置在40kHz超声波仪器中用去离子水清洗15min，晾干后保存在无水乙醇中备用；

(3)利用辉光放电对步骤(2)得到的钛片表面进行预处理10min，然后在MS56A型高真空多靶磁控溅射机上完成磁控溅射镀铂得到物质A，其中阴极靶材为铂片，钛片作为阳极基片，操作模式为射频溅射，真空度为8.0×10^-2Pa，功率为100W，氩气压力为1pa；

(4)将正丁醇、异丙醇、异丁醇、无水乙醇按等体积比例混合，得到溶液A；将Co(NO₃)₂.6H₂O溶于水中制成浓度为0.5mol／L的溶液，加入5滴硝酸以防水解，得到溶液B；将SnCl₂.H₂O溶于无水乙醇制成浓度为0.5mol／L的溶液C；将Sr(NO₃)₂溶于水中制成浓度为0.5mol／L的溶液D；

(5)向溶液B中加入等体积的溶液A摇匀后分成等量4份，得到溶液B1、B2、B3、B4；

(6)向溶液C中加入等体积的溶液A摇匀后分成等量4份，得到溶液C1、C2、C3、C4；

(7)向溶液D中加入等体积的溶液A摇匀后分成等量2份，得到溶液D1、D2；