[发明专利]利用电镀污泥-蛋壳膜制备电极材料的方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种电极材料的制备方法，具体地涉及一种利用电镀污泥-蛋壳膜制备电极材料的方法。

背景技术

电镀污泥是电镀行业废水处理的“终态物”，化学组份相当复杂，主要含有铬、铁、镍、铜、锌等重金属化合物及可溶性盐类。电镀污泥排放量占我国年总固体废弃物排放量的5％以上，被列入国家危险废物名单中的第十七类危险废物。目前，对于电镀污泥国内外主要采取无害化填埋的处理方式，至今还没有一种兼顾环境与经济双重效益的综合利用途径。

由于电镀污泥中重金属成分复杂，将多种重金属一一提取资源化需要流程长、操作繁琐、成本高，而将电镀污泥进行适当简单处理后同时发挥多种重金属共存的优势且不产生二次污染，是目前电镀污泥资源化的发展趋势。如CN 102179253A公开了一种利用电镀污泥和电镀废水制备催化剂的工艺方法，将电镀污泥和废水按一定比例混合后与二氧化碳协同进行处理，然后将处理后的产物进行煅烧，即可制得其有一定活性的催化剂，缓解环境污染，实现资源化处理。CN 103708595A公开了一种利用电镀污泥资源化去除废水中氰化物的方法。控制电镀污泥中的重金属晶化形成类水滑石(LDHs)层状结构，并通过调控将氰化物固定至LDHs层状结构中，实现了废水脱氰同时电镀污泥资源再利用。

随着不可再生资源的消耗和环境污染的加剧，人们对低成本和环境友好型高功率能量源的需求越来越迫切，全球每年消耗1万亿颗蛋类，蛋壳膜作为日常废弃物产生量也极大。由于一颗蛋可以提炼30-40毫克成品碳，而蛋壳膜由于自身具有三维网状结构和电化学稳定性高等特点，可作为一种可持续资源，用于清洁能源存储。如CN 103258654A公开了一种基于蛋壳内膜的非对称超级电容器的制作方法，将蛋壳内膜碳化及空气中活化处理后作为超级电容器材料，其循环稳定性也达到使用水平。CN 102464350A公开了一种以鸡蛋壳内膜为模板合成网状纳米金属氧化物的方法，将鸡蛋壳内膜放入金属硝酸盐浸渍后置于管式炉中煅烧。实现了金属氧化物在鸡蛋膜模板的均匀分布。但电极制备过程中都需要额外添加重金属，成本较高。因此，围绕废物回收再利用的理念，同时利用蛋壳膜、电镀污泥等两种废弃物进行适当处理并优化得到高性能产品，是目前也是未来研究迫切需要解决的重要技术问题。

发明内容

为解决上述问题，本发明的目的是提供一种同时利用电镀污泥和蛋壳膜废弃物，以将其资源化为主要目标，制备纳米粒子蛋膜纤维复合层状电极材料的方法。本发明提供的制备方法工艺简单，成本低廉、绿色环保；制得的电极材料具有高能量、高功率密度，在电吸附脱盐、超级电容器、生物传感器、电子通讯等领域具有重大的应用价值。

为实现上述目的，本发明采用酸碱处理将电镀污泥中的重金属离子浸出，并选用来源广泛的具有精细网织结构和丰富化学组成的生物废料鸡蛋蛋膜作为基体材料，通过蛋壳膜吸附重金属离子，通过碳化作用控制纳米金属颗粒的形貌，大小及在基体上的分布情况，得到纳米粒子增强蛋膜层状复合电极材料材料。具体制备方法如下。

一种利用电镀污泥-蛋壳膜制备电极材料的方法，包括如下步骤：

(1)将蛋壳冲洗干净后，分离出蛋壳膜，干燥；

(2)将电镀污泥与水混合，搅拌形成电镀污泥流体；

(3)将电镀污泥流体进行酸碱浸出处理；

(4)将蛋壳膜放入到浸出处理得到的金属离子液中浸泡，干燥；

(5)在保护气氛中加热碳化处理。

对于本发明的制备方法，步骤(1)所述蛋壳为禽类蛋壳，优选为鸡蛋壳、鸭蛋壳、鹅蛋壳、鹌鹑蛋壳中的一种或两种以上的组合。

优选地，所述冲洗用水进行。

优选地，所述分离通过在酸溶液中浸泡进行。

优选地，所述酸为盐酸、硝酸、磷酸、硫酸等中的一种或两种以上的混合物。

优选地，所述酸溶液氢离子的浓度为0.01～10mol/L，例如可选择0.1～9mol/L，1.0～7mol/L，2～5mol/L，2.5～4mol/L等，优选为1～2mol/L。

优选地，所述浸泡的时间为0.1～2h，例如可选择0.1～1.8h，0.3～1.7h，0.5～1.5h，0.7～1.2h等，优选为0.5～1h。

优选地，干燥前进行充分漂洗。

优选地，所述的干燥通过在室温下鼓风干燥。

对于本发明的制备方法，步骤(2)的电镀污泥破碎为粒径为15mm以下的小颗粒。小颗粒的污泥反应接触面积更大，使反应更充分。