金刚石涂层电极处理难降解废水的工艺制造技术

一种金刚石涂层电极处理难降解废水的工艺，采用性能优越、电位窗口较宽的ＣＶＤ掺硼金刚石涂层电极作为电解处理废水的阳极或阴极，电极相互平行并垂直置于电解槽中，电解槽中铺上固体催化剂及溶液中添加电解质，以提高电流效率和导电性。本发明专利技术选用以抛光硅片为衬底的普通掺硼金刚石涂层电极或以金属钨、碳化硅为衬底的纳米掺硼金刚石涂层电极，利用其优越的性能，满足电化学法处理废水的需求，具有能耗低、电极寿命长、应用范围广的优点。（*该技术在2021年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种用金刚石涂层电极处理难降解废水的工艺，利用金刚石涂层电极材料的优越性能和宽的电位窗口等特点，采用金刚石涂层电极作为电解处理废水的阳极或阴极。属于环境技术和电化学领域。
技术介绍
电化学方法治理污水具有无须添加氧化剂、絮凝剂等化学药品，设备体积小，占地面积少，操作简便灵活等优点。但是电化学方法一直存在阳极损耗、析氧析氢等副反应的缺点，这大大限制了电解处理废水的实际应用范围。众所周知，金刚石材料具有优异的物理、化学性能，故用金刚石涂布的电极抗中毒、抗污染的能力很强，可以在强腐蚀的介质中长期稳定的工作，同时金刚石表面特有的生物惰性，使其特别适合用于具有生物活性的生活污水的处理；金刚石涂层电极在水溶液中的电位窗口宽达3V以上，比GC电极、HOPG电极和金属电极具有更高的析氧过电位，在相同的电流密度下能高效率的产生·OH，从而使有机物快速地被具有强氧化性的自由基氧化，所以可以更好地用来处理一般电极难以处理含芳香基团等性能稳定的有毒污水；金刚石具有高硬度和高强度，可以忍受超声空化效应对电极表面的强波冲击。这种冲击压强可高达100大气压，因而，用金刚石涂覆的电极使用寿命长。在解决CVD掺硼工艺制成导电半导体涂层的基础上，国外已有将金刚石电极作为电分析化学(J.Electroanalytical Chemistry，473(1999)179～185)，A.Fujishima等使用高掺硼金刚石电极作阳极，在维生素C存在下测定多巴胺和NADH，取得良好效果。但金刚石电极用于难降解废水的研究尚未见报道。
技术实现思路
本专利技术针对现有技术的不足，提供一种金刚石涂层电极处理难降解废水的新工艺，利用金刚石涂层电极材料的优越性能和特点，克服一般阳极电极的溶解性及析氢析氧副反应，从而提供一种长寿命、低能耗、应用范围广的工业废水治理的新电解方法。本专利技术采用金刚石涂层电极作为电解处理废水的阳极或阴极，选用以抛光硅片为衬底的普通掺硼金刚石涂层电极和以金属钨(W)和碳化硅(SiC)为衬底的纳米掺硼金刚石涂层电极。电位窗口在3.54V～3.96V之间。电解槽水平放置，CVD掺硼金刚石涂层电极与另一工作电极如铁电极、铂电极或CVD掺硼金刚石涂层电极等相互平行，两电极垂直置于电解槽中，也可采用多组电极以串联或并联方式布局，从而增加装置的处理能力。电解槽中铺上2-5cm厚的固体催化剂(如活性炭)，使其在两工作电极间发生极化，形成群电极微电池，从而提高电流效率。为提高导电性，溶液中可添加1.0g/L电解质，如无水硫酸钠。电化学处理中采用外加直流电，电流密度控制在0.006～8A/cm2(电流密度过大或过小都会影响处理效果)。处理时间为2小时，分别在不同时间内取样分析，在可见光区最大吸收峰处测吸光度，求色度去除率平均值，并测定各反应时间段的色度去除率和CODCr变化。本专利技术所用的金刚石涂层电极是一种新的性能优越的电极材料。此电极在高的电负荷下，对化学、机械和热具有耐久性，没有明显的腐蚀。和常规的碳电极相比，在0.006-8Acm2和通电1800小时后，电极的电活性仍然不变。另外金刚石涂层电极对水电解具有高的超电位，不象玻碳电极那样在较低电位下表面就开始发生氧化还原反应，电位窗口宽，可在较高的电位下直接将染料分子中的芳香基团或废水中的氰化物转化为CO2，或产生·OH使染料分子聚合为疏水大分子从水中析出。本专利技术利用了金刚石涂层电极的这些性质，满足了电化学法处理废水的需求。采用做成平面或圆筒等多种形状的金刚石涂层电极，可适合大工业废水的处理需要。具体实施例方式在电解的过程中，阴极、阳极上均未有明显的气泡产生，说明普通金刚石薄膜电极的电位窗口较宽，使用1800h后，电极表面没有明显变化，能满足试验要求，节省能源。在电解的过程中，阴极、阳极上均未有明显的气泡产生，说明这种纳米金刚石涂层电极的电位窗口较宽，能满足试验要求，节省能源。权利要求1.一种金刚石涂层电极处理难降解废水的工艺，其特征在于采用电位窗口在3.54V～3.96V之间的CVD掺硼金刚石涂层电极作为电解处理废水的阳极或阴极，电解槽水平放置，金刚石涂层电极与另一工作电极相互平行，两电极垂直置于电解槽中，电解槽中铺上2-5cm厚的固体催化剂，溶液中添加1.0g/L电解质，外加直流电的电流密度控制在0.006～8A/cm2，处理时间为2小时。2.如权利要求1所说的金刚石涂层电极处理难降解废水的工艺，其特征在于所说的另一工作电极为铁电极、铂电极或CVD掺硼金刚石涂层电极。3.如权利要求1或2所说的金刚石涂层电极处理难降解废水的工艺，其特征在于所说的CVD掺硼金刚石涂层电极选用以抛光硅片为衬底的普通掺硼金刚石涂层电极或以金属钨、碳化硅为衬底的纳米掺硼金刚石涂层电极。全文摘要一种金刚石涂层电极处理难降解废水的工艺,采用性能优越、电位窗口较宽的CVD掺硼金刚石涂层电极作为电解处理废水的阳极或阴极,电极相互平行并垂直置于电解槽中,电解槽中铺上固体催化剂及溶液中添加电解质,以提高电流效率和导电性。本专利技术选用以抛光硅片为衬底的普通掺硼金刚石涂层电极或以金属钨、碳化硅为衬底的纳米掺硼金刚石涂层电极,利用其优越的性能,满足电化学法处理废水的需求,具有能耗低、电极寿命长、应用范围广的优点。文档编号C02F1/461GK1336334SQ0112681公开日2002年2月20日 申请日期2001年9月20日 优先权日2001年9月20日专利技术者贾金平, 王亚林, 何贤昶, 张志明, 沈荷生, 沈璐 申请人:上海交通大学 本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种金刚石涂层电极处理难降解废水的工艺，其特征在于采用电位窗口在３．５４Ｖ～３．９６Ｖ之间的ＣＶＤ掺硼金刚石涂层电极作为电解处理废水的阳极或阴极，电解槽水平放置，金刚石涂层电极与另一工作电极相互平行，两电极垂直置于电解槽中，电解槽中铺上２－５ｃｍ厚的固体催化剂，溶液中添加１．０ｇ／Ｌ电解质，外加直流电的电流密度控制在０．００６～８Ａ／ｃｍ↑［２］，处理时间为２小时。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：贾金平，王亚林，何贤昶，张志明，沈荷生，沈璐，
申请(专利权)人：上海交通大学，
类型：发明
国别省市：31[中国|上海]