用于去除水中铜离子的复合改性活性炭电极及其制备方法技术

本发明专利技术公开了一种用于去除水中铜离子的复合改性活性炭电极及其制备方法，其步骤：(1) 筛选出活性炭；(2).活性炭与去离子水混合超声溶解，再过滤，将活性炭置于烘箱干燥；(3).将活性炭放到硝酸溶液中超声反应，再将被滤纸截留的活性炭放到恒温箱中干燥，得硝酸改性活性炭；(4).将硝酸改性活性炭，加入到柠檬酸溶液内超声反应，再过滤，过滤后放到恒温箱干燥，得到用硝酸和柠檬酸复合改性活性炭；(5).称取乙炔黑、聚四氟乙烯以及步骤(4)制得的复合改性活性炭放入乙醇搅拌均匀，得到混合涂料；(6).将步骤(5)的混合涂料均匀涂履在石墨片基质板上，干燥后得复合改性活性炭电极。该方法简易、成本低，对水中铜离子的电吸附效率高，对铜离子的电吸附效率达到72.9 %。

Composite modified activated carbon electrode for removing copper ion in water and preparation method thereof

The invention discloses a method for removal of copper ions in water composite modified activated carbon electrode and a preparation method thereof, which comprises the following steps: (1) selected activated carbon; (2). Activated carbon and deionized water in ultrasonic dissolving, filtering, the activated carbon is arranged in the drying oven; (3) will be activated. Carbon into the ultrasonic reaction in nitric acid solution, and then will be trapped into active carbon filter in the oven drying, nitrate modified activated carbon; (4). The nitric acid modified activated carbon added to the ultrasonic reaction, citric acid solution and then filtered, the filtered into the oven drying, obtained by nitrate and citric acid modified activated carbon; (5). The acetylene black PTFE, and step (4) prepared composite modified activated carbon in ethanol mixing, mixed coating; (6). In the step (5) hybrid coating evenly coated in graphite base plate quality, drying After the composite modified activated carbon electrode. This method is simple, low cost, electric adsorption efficiency of copper ion in water is high, the electric adsorption efficiency reached 72.9% of copper ion.

【技术实现步骤摘要】
用于去除水中铜离子的复合改性活性炭电极及其制备方法
本专利技术属于环保
，涉及的是一种用于去除水中铜离子的复合改性活性炭电极及其制备方法。
技术介绍
铜是重金属，人体过量摄入铜会引起严重的中毒反应，如呕吐，惊厥甚至死亡。水体中铜含量过高，会抑制水体的自净作用，不仅不能够直接饮用，且用该废水灌溉农田也会使铜在植物体内富集，从而污染粮食。另一方面，铜是重要的工业原料。从水中去除或回收铜具有利用价值。常见的水中铜离子的去除方法有化学沉淀法、电渗析法、离子交换法。这些方法都有一定的优缺点，其中化学沉淀法操作简便，设备投资较小，但是，该方法存在药剂投加量大、效率不高、二次污染等问题；电渗析法操作简单，但是，该方法设备投资和运行费用比较高；离子交换法出水水质高，但，该方法对预处理要求高，运行费用也相对较高。目前，还有一种去除水中离子的电吸附方法，其优点在于能耗低、效率高、对水质要求较低等。电吸附方法去除水中的离子的效率主要依赖于电极的吸附性能，其中活性炭具有较高的吸附性和较低的成本而被广泛地用作为电极吸附材料。为了提高活性炭的吸附性，可以使用化学试剂法等方法对活性炭进行改性，但是，电吸附法采用单独一种试剂对活性炭进行改性，其活性炭粉末由于其比表面积以及孔隙率比较小，因此制备得到的活性炭电极吸附容量比较低，从而导致电吸附效率不高。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提出具有更高吸附性能的用于去除水中铜离子的复合改性活性炭电极及其制备方法。为实现上述目的，本专利技术采用如下技术方案：本专利技术的一种用于去除水中铜离子的复合改性活性炭电极，其特征在于，该电极由石墨片基质板和在基质板表面上的混合涂层组成，所述的混合涂层由活性炭、乙炔黑、聚四氟乙烯组成。本专利技术的一种用于去除水中铜离子的复合改性活性炭电极的制备方法，其具体步骤包括：(1).将活性炭用筛网筛选，筛选出颗粒为150～300目的活性炭；(2).将步骤(1)得到的活性炭与去离子水混合后，用超声溶解30～60min，再用孔径30～50微米的滤纸过滤，将被滤纸截留的活性炭置于100～120℃烘箱内干燥60～120min；(3).称取步骤(2)得到的活性炭，移至50%～80%的硝酸溶液的烧杯中，将烧杯置于恒温水浴锅内，在70～90℃下超声反应2～3h，然后用孔径为30～50微米的滤纸过滤溶液，用去离子水反复冲洗被滤纸截留的活性炭，再用孔径30～50微米的滤纸过滤，去掉洗脱液，再将被滤纸截留的活性炭放到100～120℃下恒温箱中干燥8～16h，得到硝酸改性活性炭；(4).将步骤(3)得到的硝酸改性活性炭，加入到0.005～0.02mol/L柠檬酸溶液内，在70～90℃恒温水浴锅内，超声反应2～5h，用孔径30～50微米的滤纸过滤溶液，用去离子水反复冲洗被滤纸截留的活性炭，冲洗至pH值稳定在7，再用孔径30～50微米的滤纸过滤，去掉冲洗液，再将被滤纸截留的活性炭放到100～120℃下恒温箱中干燥8～16h，得到分别用硝酸和柠檬酸复合改性的活性炭；(5).称取质量为3.2～3.5g的乙炔黑、质量为0.2～0.3g的聚四氟乙烯以及质量为0.3～0.5g上述步骤(4)制得的复合改性活性炭放入烧杯中，再加入浓度为99%的乙醇进行搅拌，搅拌均匀后，得到混合涂料，其中所述的复合改性活性炭：乙炔黑、聚四氟乙烯的三种物质之间的质量比为3.23：0.26：0.45；(6).将上述步骤(5)制得的混合涂料均匀涂履在石墨片基质板上，然后将石墨片基质板放到100～120℃烘箱中干燥10～20h，干燥后取出的石墨板，即得到用于去除水中铜离子的复合改性活性炭电极。本专利技术所具有的显著优点：该方法简易、成本低，通过化学试剂对活性炭进行复合改性，得到复合改性活性炭电极，可在低电压的条件下，对水中铜离子的电吸附效率高，经测试，活性炭电极对铜离子的电吸附效率达到72.9%。附图说明图1为本专利技术的一种用于去除水中铜离子的复合改性活性炭电极的示意图，图中，1表示混合涂层；2表示石墨片基质板。具体实施方式现将本专利技术的具体实施例详细叙述于后。实施例一种用于去除水中铜离子的复合改性活性炭电极，该电极由石墨片基质板和在基质板表面上的混合涂层组成，所述的混合涂层由复合活性炭、乙炔黑、聚四氟乙烯组成，如图1所示，所述电极的具体制备步骤为：(1).将活性炭用200目筛网筛选出粒径小于200目的煤质活性炭粉末；(2).将步骤(1)得到的活性炭与去离子水混合后，用超声溶解40min，再用孔径40微米的滤纸过滤，将被滤纸截留的活性炭置于110℃烘箱内干燥90min；(3).称取50g步骤(2)得到的活性炭，加入至含有100ml的70%的硝酸溶液的烧杯中，将烧杯置于恒温水浴锅内75℃下超声反应2h，然后用孔径为40微米的滤纸过滤溶液，用去离子水反复冲洗被滤纸截留的活性炭，用2L去离子水反复摇匀，再用孔径40微米的滤纸过滤，再将被滤纸截留的活性炭放到在110℃下恒箱中温干燥12h，得到硝酸改性活性炭；(4).将步骤(3)得到的活性炭，加入至0.01mol/L柠檬酸溶液内，在75℃恒温水浴锅内超声反应2h，用孔径40微米的滤纸过滤溶液，用去离子水反复冲洗被滤纸截留的活性炭，冲洗至pH值稳定在7,再用孔径40微米的滤纸过滤，去掉冲洗液，再将被滤纸截留的活性炭放到110℃下恒温箱中干燥12h，得到分别用硝酸和柠檬酸复合改性的活性炭；(5).按一定的重量比称取上述步骤(4)制得的复合改性活性炭3.23g、乙炔黑0.26g、聚四氟乙烯0.45g放入烧杯中，再加入浓度为99%的乙醇6mL进行搅拌，搅拌均匀后，，得到混合涂料；(6).将上述步骤(5)得到的混合涂料分别均匀涂覆在两块大小为50mm×100mm、厚度为200μm的石墨片基质板上，然后将石墨片基质板放到120℃烘箱中干燥12h，干燥后取出的石墨片基质板，即为得到用于去除水中铜离子的复合改性活性炭电极。将上述改性活性炭电极置于电吸附反应槽内，在pH值为7、电压为2.0V、电极板间距为1cm的条件下，对采用去离子水配制的10mmol/L氯化铜溶液进行电吸附测试，经5min电吸附后，该复合改性活性炭电极对铜离子的电吸附效率达到72.9%。用上述同样的测试方法分别将未经改性的活性炭电极、只用柠檬酸改性活性炭电极、只用硝酸改性活性炭电极置于电吸附反应槽内进行电吸附测试，其电吸附效率分别为：38.1%、64.3%、66.7%，由此可知，本专利技术的复合改性活性炭电极与未经改性的活性炭电极、只用柠檬酸改性活性炭电极、硝酸改性活性炭电极相比较，对铜离子的电吸附效率分别提高34.8%、8.6%、6.2%。本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于去除水中铜离子的复合改性活性炭电极，其特征在于，该电极由石墨片基质板和在基质板表面上的混合物涂层组成，所述的混合涂层由活性炭、乙炔黑、聚四氟乙烯组成。

【技术特征摘要】
1.一种用于去除水中铜离子的复合改性活性炭电极，其特征在于，该电极由石墨片基质板和在基质板表面上的混合物涂层组成，所述的混合涂层由活性炭、乙炔黑、聚四氟乙烯组成。2.一种权利要求1所述的用于去除水中铜离子的复合改性活性炭电极的制备方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：(1)将活性炭用筛网筛选，筛选出颗粒为150～300目的活性炭；(2)将步骤(1)得到的活性炭与去离子水混合后，用超声溶解30～60min，再用孔径30～50微米的滤纸过滤，将被滤纸截留的活性炭置于100～120℃烘箱内干燥60～120min；(3)称取步骤(2)得到的活性炭，移至50%～80%的硝酸溶液的烧杯中，将烧杯置于恒温水浴锅内，在70～90℃下超声反应2～3h，然后用孔径为30～50微米的滤纸过滤溶液，用去离子水反复冲洗被滤纸截留的活性炭，再用孔径30～50微米的滤纸过滤，去掉洗脱液，再将被滤纸截留的活性炭放到100～120℃下恒温箱中干燥8～16h，得到硝酸改性活性炭；(4)将步骤(3...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈志文，丁国际，董敬余，李小伟，
申请(专利权)人：上海大学，
类型：发明
国别省市：上海,31