[发明专利]一种用于废水处理三维多孔炭基材料的制备方法

说明书

本发明公开了一种用于废水处理三维多孔炭基材料的制备方法，涉及水处理用电极技术领域，由以下重量百分比原料制成：10‑90%活性炭粉、10%‑90%石墨粉、1‑10%过渡金属盐、粘结剂5‑15%、造孔剂5‑30%。该用于废水处理三维多孔炭基材料的制备方法，通过选择合适的物料的配方，筛选出最佳活性炭与石墨比例来制备出三维多孔炭基电极，可实现所制备的三维多孔炭材料具有较高的比表面积，丰富的活性位点，提高了电极的电催化活性，在电氧化处理难降解有机废水中，提高了有机物的去除率和降解效率，克服了电氧化处理有机废水能耗高，效率低，同时解决了电极造价昂贵，且易造成二次污染等问题。

技术领域

本发明涉及水处理用电极技术领域，具体为一种用于废水处理三维多孔炭基材料的制备方法。

背景技术

目前，电化学处理废水中，多采用Ti/SnO2，Ti/RuO2和掺杂金刚石电极(BDD)等。这些材料都表现出高的析氧电位和良好的稳定性，但这些电极的使用大多会引起二次污染并且价格昂贵；例如中国专利申请号201610395140.2中采用改性石墨电极作为阳极材料，以模拟染料废水进行电氧化处理，该过程中，电极的制备过程较为繁琐，且废水成分单一，对于实际工业废水的处理有待进一步验证。

因此，需要一种用于废水处理三维多孔炭基材料的制备方法来解决上述问题。

发明内容

(一)解决的技术问题

针对现有技术的不足，本发明提供了一种用于废水处理三维多孔炭基材料的制备方法，解决了当前电化学水处理用电极，如贵金属电极价格昂贵且易造成二次污染的问题。

(二)技术方案

为达到以上目的，本发明采取的技术方案是：一种用于废水处理三维多孔炭基材料，由以下重量百分比原料制成：10-90％活性炭粉、10％-90％石墨粉、1-10％过渡金属盐、粘结剂5-15％、造孔剂5-30％。

优选的，所述活性炭粉由石墨粉和活性炭组成，所述过渡金属盐由醋酸锰、乙酸铜、硝酸镍、氯化铁、硝酸钴中的一种或多种组成，所述粘结剂由羧甲基纤维素、聚四氟乙烯、水、聚乙烯醇的一种或多种组成，所述造孔剂由乙二胺四乙酸、尿素组成。

一种用于废水处理三维多孔炭基材料的制备方法，包括以下步骤：

S1、筛选最佳活性炭与石墨比例，将活性炭与石墨粉分别2:8、3:7、4:6、5:5、6:4的重量比混合均匀后，在热的浓硫酸中处理2h，处理结束后冷却、抽滤，用蒸馏水洗涤至中性，烘干备用；

S2、取S1中不同比例的混合物，分别加入10％尿素混匀后，再加入8％聚四氟乙烯和蒸馏水，和成膏状，在模具中压成3*4cm电极，自然晾干后，在高温氮气气氛炉中750℃焙烧2h；

S3、以步骤2中不同活性炭与石墨比例混合物所得电极为阳极板，钛片为阴极板，进行废水电氧化实验，电氧化电压4V，电氧化时间120min，利用重铬酸钾法测试电氧化后样品的COD值，筛选最佳活性炭与石墨比例为4:6；

S4、制备三维多孔炭电极，裁剪3*4cm泡沫镍，用丙酮、去离子水超声清洗，去除表面的油污和杂质，100℃烘箱中烘干备用；

S5、取S3确定的活性炭与石墨粉的最佳比，加入10％尿素混匀，再加入8％聚四氟乙烯和蒸馏水，和成膏状，涂覆到3*4cm泡沫镍基底上，100℃烘箱中烘干，在高温氮气气氛炉中焙烧2h；

S6、步骤S5制备的电极放入1mol/L的盐酸中刻蚀60min，去除基底，用蒸馏水洗至中性，100℃烘箱中烘干；

S7、步骤S6得到的电极在树脂溶液中反复浸渍两次、焙烧两次；

S8、步骤S7得到的电极分别在1mol/L醋酸锰、乙酸铜、硝酸镍、氯化铁、硝酸钴溶液中真空状态下浸渍30min，在100℃烘箱中烘干，然后在高温氮气气氛炉中焙烧；