[发明专利]一种镍/锌-二氧化锰电极及其在废水处理上的应用

说明书

本发明公开了一种Ni/Zn‑MnO₂电极及其在废水处理上的应用，属于废旧资源回收再利用领域。该电极是将废旧锌锰干电池进行拆解与分离、研磨与筛分、清洗和烘干后，得到含锌锰氧化物的黑色粉末；将该粉末负载到泡沫镍基底上，制备出Ni/Zn‑MnO₂电极。并将该电极应用于废水处理，实现废水中污染物的电氧化去除。本发明通过“以废治废”的方式，将废旧锌锰干电池合理利用制备出高效电极，并应用于废水处理领域，实现了固体废物的资源化和污染物的减量化。

技术领域

本发明属于废旧资源回收再利用领域，具体地涉及以废旧锌锰干电池回收为基础的，一种Ni/Zn-MnO₂电极、制备方法及其在废水处理上的应用。

背景技术

废旧锌锰干电池作为常见的生活垃圾，其含有丰富的锌和锰等化学物质，若随意丢弃，既会造成了金属资源的浪费，又会造成一定的环境污染。因此，如何实现废旧锌锰干电池的减量化和资源化是目前的环保热点之一。

随着我国工业的快速发展，工业废水的排放量越来越大，且废水中含有大量COD和氨氮等污染物。据研究与调查显示，医药、印染等化工企业普遍存在经生化处理后的尾水仍不能达到间接排放标准的现象。如果这些工业废水未得到有效处理就排放，将会对环境造成严重污染。

电氧化法可通过电极表面电子迁移和活性物质的催化反应，实现COD和氨氮在阳极氧化为CO₂和N₂等，可有效减少废水中污染物的含量，且具有氧化能力强、反应条件温和、无二次污染等特点，是水处理提标、污染物减排的一项绿色技术。其中，高效电极的制备是废水电氧化处理的关键，电极的性能可直接影响污染物的去除效率。近年来，国内外研究表明，金属氧化物电极活性高、价格低廉，具有良好的电化学特性，可有效去除废水中的污染物。综上所述，回收再利用干电池中的锌锰氧化物等物质，制备Zn-MnO₂电极用于废水处理，既能实现废旧干电池的资源化再利用，又能实现废水中污染物的减量化，是一条生态环境可持续发展的新途径。

发明内容

本发明的目的是提供一种Ni/Zn-MnO₂电极及其在废水处理上的应用。

为实现上述目的，本发明采用如下技术方案：一种Ni/Zn-MnO₂电极，通过以下方法制备得到：

(1)电池粉末的分离：

(1.1)将废旧锌锰干电池进行拆解，从黑膏中分离出密封圈、塑料薄膜和纸屑，将剩余固体在80～100℃下烘干，得到黑色粉末；

(1.2)将步骤1.1得到的黑色粉末进行研磨，用200～400目的筛子进行筛分；

(1.3)将筛分后的粉末在超纯水中超声30～60min，并离心过滤，去除粉末中杂质，并在60～80℃下烘干，得到含锌锰氧化物的黑色粉末；所述离心的离心速率6000～10000r/min，离心时间5～10min。

(2)电极的制备：将步骤1.3得到的锌锰氧化物黑色粉末与聚偏氟乙烯、二甲基乙酰胺按质量比为9:1:12～9:1:6混合并超声，获得分散均匀的悬浊液，然后将泡沫镍基底浸没于悬浊液，使锌锰氧化物负载于泡沫镍表面，随后取出泡沫镍基底，在60～80℃下烘干，制得Ni/Zn-MnO₂电极。

进一步地，所述泡沫镍基底进行如下预处理：将泡沫镍基底依次放置于3mol/L的HCl、无水乙醇和去离子水中超声，去除泡沫镍基底上的NiO及杂质，用去离子水洗后，在60～80℃无氧条件下烘干。

本发明还提供了一种所述Ni/Zn-MnO₂电极在废水处理上的应用。

进一步地，废水的特性为COD_Cr值为500mg/L以下，氨氮值为100mg-N/L以下，pH为6～9。