[发明专利]一种用于水处理的电化学改性填料

说明书

本发明公开了一种用于水中有机污染物处理的三维电极填料及其制备方法，该填料包括活性组分，活性组分包括Fe和Cu，此外还包括Ce、Sn、Sb中的两种以上组分。制备工艺简单，得到的填料具有催化效率高，活性组分稳定的特点且活性组分含量低，避免了贵金属使用，降低了制备成本。

技术领域：

本发明涉及工业废水处理领域，具体涉及一种用于水处理的电化学改性填料。

背景技术：

在水处理行业中，工业废水一直占据很大的比重。与生活污水相比，工业废水中含有大量难降解污染物，对自然环境和人们生活环境会产生非常严重的危害。工业废水流入河流、湖泊会污染地表水及周边生态环境，工业废水渗入地下会污染地下水并造成土壤污染，工业废水中的有害物质还会在动植物体内残留，最终通过食物链进入人体，对人们健康造成危害。对工业废水的处理是非常必要的。近年来，电化学催化氧化技术作为难降解有机污染物处理的有效手段之一备受关注。

三维电极技术是电化学催化氧化技术的一种，其中，三维电极填料是该技术的核心部分，其性能直接影响该技术对废水的处理效果。目前基于此技术的三维电极填料一般以铁碳填料为主，但铁碳填料在应用过程中存在诸多问题，在长期运行后材料表面会形成钝化膜，导致电流效率下降，同时材料易结块，从而阻碍材料与废水的有效解除，导致电解材料利用率低，废水的处理效果迅速下降。

发明内容：

本发明的目的是解决现有技术存在的不足，提供一种高电流效率的用于水处理的三维电极填料的制备方法，制备工艺简单，得到的填料具有催化效率高，活性组分稳定的特点。

本发明是通过以下技术方案予以实现的：

一种用于水中有机污染物处理的三维电极填料，该填料包括活性组分，活性组分包括Fe和Cu，此外还包括Ce、Sn、Sb中的两种以上组分。

所述用于水中有机污染物处理的三维电极填料的制备方法，包括以下步骤：

1)活性碳预处理：取活性炭用蒸馏水洗涤，相继在5～10wt％的稀HNO₃中煮沸10～30min和在1～4wt％的NaOH溶液中煮沸10～30min，然后洗涤至中性，放入鼓风干燥箱中100～105℃下干燥4～12h得到预处理后的活性炭；

2)称取壳聚糖溶于0.5～5wt％乙酸、盐酸或硝酸的水溶液中，充分溶解搅拌均匀得到壳聚糖溶液；将步骤1)得到的预处理后活性炭加入到上述壳聚糖溶液中搅拌均匀，浸泡2～6h后滤出；壳聚糖相对预处理后活性炭的配比为1.5～7.5wt％；

3)将步骤2)从壳聚糖溶液中滤出的活性炭加入金属盐溶液中，缓慢搅拌8～24h，然后将活性炭从金属盐溶液中滤出，放入真空干燥箱70～100℃真空干燥2～5h后放入坩埚覆盖石英砂，放入马弗炉在300～550℃下焙烧1～5h，待放置常温后备用；所述金属盐溶液包括Fe盐和Cu盐，此外还包括Ce盐、Sn盐、Sb盐中的两种以上组分。

特别地，步骤2)称取0.45～2.25g壳聚糖溶于100毫升0.5～5wt％乙酸、盐酸或硝酸的水溶液中，搅拌均匀得到壳聚糖溶液。

步骤3)金属盐溶液中，Fe盐34.6～45.5wt％，Cu盐7.3～11.73wt％，Ce盐0～1.95wt％，Sn盐0～44.2wt％，Sb盐0～45.5wt％。

特别地，步骤3)金属盐溶液的制备方法如下：分别称取Fe、Cu、Ce的硝酸盐或氯化物溶于水中，然后称取Sn、Sb的氯化物溶于盐酸中，然后将上述两种溶液均匀混合。

本发明还保护所述用于水中有机污染物处理的三维电极填料的应用，用于实验室或工业废水的处理。

本发明的有益效果如下：

1)使用Fe，Cu，Ce，Sn，Sb金属活性组分，且活性组分含量低，催化效率高，避免了贵金属使用，降低了制备成本。