一种用于废水处理的阳极材料以及制备方法技术

本发明专利技术公开了一种用于废水处理的阳极材料以及制备方法，所述阳极材料由在石墨电极上覆盖一层掺有杂多酸盐的聚苯胺导电薄膜形成，本发明专利技术的阳极材料的薄膜引入了杂多酸盐作为掺杂剂，使薄膜导电稳定性增加，提高了电化学阳极氧化处理废水中电极的氧化效果，在电化学氧化处理有机废水利用所述阳极材料时，可以对难降解废水进行处理，且对有机废水降解彻底。本发明专利技术的阳极材料还具有制备简单、形状可调、薄膜成本低廉且厚度可控、不易中毒、再生方便、使用寿命长等优点。

Anode material for wastewater treatment and its preparation method

【技术实现步骤摘要】
一种用于废水处理的阳极材料以及制备方法
本专利技术涉及污水污泥处理和高分子材料领域，更具体的说，涉及一种用于废水处理的阳极材料以及制备方法。
技术介绍
人们日常生活中会产生生活废水，且制药、造纸、石油化工、印染等行业迅速扩张也会产生大量更加难降解的废水，均会造成水体污染。目前现有的废水处理技术主要有化学、物理、生物等几大类，但是现有技术在处理制药、石油化工、印染、造纸等产生的难降解废水时就显得力不从心，或是工艺复杂，或是处理效果差，更是成本高昂，使得企业无法接受。电化学阳极氧化处理废水具有装置简单、实用性强、适用性广的优点，其可对微生物处理效果不佳的抗生素类、烃类及其衍生物、造纸黑液等的有机污染物也可无差别氧化处理，明显降低水体COD，为后续处理创造良好条件。但电化学阳极氧化处理废水中电极为石墨电极，具有氧化效果不佳、使用寿命短的缺点。若电化学阳极氧化处理废水中的阳极电极为一种高效耐久、具有催化作用的阳极材料，且此阳极材料的氧化效果较好，使用寿命有所提高，则可以改善电化学阳极氧化处理废水的缺陷，对于难降解废水预处理、保护水资源、经济与社会协同可持续发展具有重要意义。
技术实现思路
有鉴于此，本专利技术提出一种用于废水处理的阳极材料以及制备方法，用于提高电化学阳极氧化处理废水中电极的氧化效果和使用寿命，解决了现有技术中电化学阳极氧化处理废水中电极具有氧化效果不佳、使用寿命短的技术问题。本专利技术提出一种用于废水处理的阳极材料，包括：石墨电极和石墨电极表面覆盖的薄膜，其中薄膜原料以及其重量比为：油酸2-3份、苯胺100-120份、起始剂2-4份、对十二烷基磺酸钠1-2份、杂多酸盐5-10份、二氯二茂钛0.1-0.2份、溶剂180-190份、抗氧剂特丁基对苯二酚(TBHQ)0.3-0.5份、钙基膨润土9-10份、聚乙烯吡咯烷酮4-6份、白油5-7份、钛酸四丁酯1-2份。优选地，所述杂多酸盐为磷钨钒酸盐或磷钨钌酸盐。优选地，所述起始剂为硫酸铈或硝酸铈。优选地，所述的溶剂为体积比为1:9-10的四氢呋喃(THF)与甲苯的混合溶液。本专利技术还提出了一种用于废水处理的阳极材料的制备方法，包括以下步骤：1)将起始剂加入到蒸馏水中，充分溶解，得到起始剂溶液；2)将钛酸四丁酯加入到无水乙醇中充分溶解，将溶解后的溶液以2℃/min的速度升高温度到40-50℃时，加入对十二烷基磺酸钠，控制温度保持在40-50℃，搅拌5-10min，得到钛酸酯偶联剂溶液；3)将聚乙烯吡咯烷酮、白油充分溶解于溶剂中，得到蜡溶剂；4)将抗氧剂特丁基对苯二酚(TBHQ)充分溶解于溶剂中，再加入杂多酸盐，搅拌15-30min后，再加入苯胺，待充分溶解后，将溶解后的溶液转移到恒压反应釜内，在氮气(N2)的保护下，升温至80-90℃，再加入起始剂溶液，搅拌使其恒温反应6h，然后降至室温，得到聚苯胺溶液；5)将所述钛酸酯偶联剂溶液，缓慢滴入到所述聚苯胺溶液中，充分混合后，加入二氯二茂钛，在60-70℃下搅拌，反应50-60min，而后过滤，回收溶剂，固体物经乙醇洗涤后水洗，50℃恒温干燥，得到掺杂聚苯胺；6)将所述掺杂聚苯胺充分溶解于所述蜡溶剂中，旋涂于石墨电极表面成膜，即得到用于废水处理的阳极材料。优选地，在步骤2)所述的钛酸酯偶联剂溶液中加入油酸和钙基膨润土。优选地，所述杂多酸盐为磷钨钒酸盐或磷钨钌酸盐。优选地，所述起始剂为硫酸铈或硝酸铈。优选地，所述溶剂为体积比为1:9-10的四氢呋喃(THF)与甲苯的混合溶液。与现有技术相比，本专利技术之技术方案具有以下优点：本专利技术在石墨电极上覆盖一层掺有杂多酸盐的聚苯胺导电薄膜形成阳极材料，提高了电化学阳极氧化处理废水中电极的氧化效果和使用寿命，且阳极材料具有制备简单、形状可调、薄膜成本低廉且厚度可控、不易中毒、再生方便、使用寿命长等优点。所述的阳极材料在电化学氧化处理有机废水时，可以对难降解废水进行处理，且对有机废水降解彻底。在阳极材料制备过程中，利用油酸分子的表面作用来提高钙基膨润土的反应能力，再与钛酸酯偶联剂溶液共混，提高偶联反应效率，从而改善了掺杂杂多酸盐在有机导电高分子间的分散相容性，可以显著改善成膜后的稳定性；在苯胺聚合过程中引入了杂多酸盐作为掺杂剂，杂多酸盐中钒、钌皆为变价元素，可以使电极薄膜导电稳定性增加，具有更强的氧化能力；加入抗氧剂TBHQ可防止掺杂聚苯胺导电薄膜失效，提高聚苯胺导电薄膜的使用稳定性；加入的聚乙烯吡咯烷酮能提高薄膜的均匀程度，有效连接各组成成分。具体实施方式本专利技术涵盖任何在本专利技术的精神和范围上做的替代、修改、等效方法以及方案。为了使公众对本专利技术有彻底的了解，在以下本专利技术优选实施例中详细说明了具体的细节，而对本领域技术人员来说没有这些细节的描述也可以完全理解本专利技术。本专利技术在石墨电极上覆盖一层掺有杂多酸盐的聚苯胺导电薄膜形成阳极材料。所述阳极材料具有制备简单、形状可调、薄膜成本低廉且厚度可控、不易中毒、再生方便、使用寿命长等优点。在苯胺聚合过程中引入了杂多酸盐掺杂剂，能够有效地提高聚苯胺成品的导电稳定性和电极的氧化性。本专利技术提出一种用于废水处理的阳极材料，包括石墨电极和石墨电极表面覆盖的薄膜，其中薄膜原料以及其重量比为：油酸2-3份、苯胺100-120份、起始剂2-4份、对十二烷基磺酸钠1-2份、杂多酸盐5-10份、二氯二茂钛0.1-0.2份、溶剂180-190份、抗氧剂特丁基对苯二酚(TBHQ)0.3-0.5份、钙基膨润土9-10份、聚乙烯吡咯烷酮4-6份、白油5-7份、钛酸四丁酯1-2份。其中，所述杂多酸盐为磷钨钒酸盐或磷钨钌酸盐。所述起始剂为硫酸铈或硝酸铈。所述的溶剂为体积比为1:9-10的四氢呋喃(THF)与甲苯的混合溶液。本专利技术还提出了一种用于废水处理的阳极材料的制备方法，包括以下步骤：1)将起始剂加入到蒸馏水中，充分溶解，得到起始剂溶液；可选的，所述蒸馏水为10-20ml。2)将钛酸四丁酯加入到无水乙醇中充分溶解，将溶解后的溶液以2℃/min的速度升高温度到40-50℃时，加入对十二烷基磺酸钠，控制温度保持在40-50℃，搅拌5-10min，得到钛酸酯偶联剂溶液；可选的，所述无水乙醇为8-20ml。3)将聚乙烯吡咯烷酮、白油充分溶解于溶剂中，得到蜡溶剂；4)将抗氧剂特丁基对苯二酚(TBHQ)充分溶解于溶剂中，再加入杂多酸盐，搅拌15-30min后，再加入苯胺，待充分溶解后，将溶解后的溶液转移到恒压反应釜内，在氮气(N2)的保护下，升温至80-90℃，再加入起始剂溶液，搅拌使其恒温反应6h，然后降至室温，得到聚苯胺溶液；5)将所述钛酸酯偶联剂溶液，缓慢滴入到所述聚苯胺溶液中，充分混合后，加入二氯二茂钛，在60-70℃下搅拌，反应50-60min，而后过滤，回收溶剂，固体物经乙醇洗涤后水洗，50℃恒温干燥，得到掺杂聚苯胺；6)将所述掺杂聚苯胺充分溶解于所述蜡溶剂中，旋涂于石墨电极表面成膜，即得到用于废水处理的阳极材料。在步骤2)所述的钛酸酯偶联剂溶液中加入油酸和钙基膨润土。利用油酸分子的表面作用来提高钙基膨润土的反应能力，再与钛酸酯偶联剂溶液共混，提高偶联反应效率，从而改善了掺杂杂多酸盐在有机导电高分子间的分散相容性，可以显著改善成膜后的稳定性。其中，所述杂多酸盐为磷钨钒酸盐或磷钨本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种用于废水处理的阳极材料，其特征在于，包括：石墨电极和石墨电极表面覆盖的薄膜，其中薄膜原料以及其重量比为：油酸2‑3份、苯胺100‑120份、起始剂2‑4份、对十二烷基磺酸钠1‑2份、杂多酸盐5‑10份、二氯二茂钛0.1‑0.2份、溶剂180‑190份、抗氧剂特丁基对苯二酚(TBHQ)0.3‑0.5份、钙基膨润土9‑10份、聚乙烯吡咯烷酮4‑6份、白油5‑7份、钛酸四丁酯1‑2份。

【技术特征摘要】
1.一种用于废水处理的阳极材料，其特征在于，包括：石墨电极和石墨电极表面覆盖的薄膜，其中薄膜原料以及其重量比为：油酸2-3份、苯胺100-120份、起始剂2-4份、对十二烷基磺酸钠1-2份、杂多酸盐5-10份、二氯二茂钛0.1-0.2份、溶剂180-190份、抗氧剂特丁基对苯二酚(TBHQ)0.3-0.5份、钙基膨润土9-10份、聚乙烯吡咯烷酮4-6份、白油5-7份、钛酸四丁酯1-2份。2.根据权利要求1所述的用于废水处理的阳极材料，其特征在于：所述杂多酸盐为磷钨钒酸盐或磷钨钌酸盐。3.根据权利要求1所述的用于废水处理的阳极材料，其特征在于：所述起始剂为硫酸铈或硝酸铈。4.根据权利要求1所述的用于废水处理的阳极材料，其特征在于：所述的溶剂为体积比为1:9-10的四氢呋喃(THF)与甲苯的混合溶液。5.一种用于废水处理的阳极材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：1)将起始剂加入到蒸馏水中，充分溶解，得到起始剂溶液；2)将钛酸四丁酯加入到无水乙醇中充分溶解，将溶解后的溶液以2℃/min的速度升高温度到40-50℃时，加入对十二烷基磺酸钠，控制温度保持在40-50℃，搅拌5-10min，得到钛酸酯偶联剂溶液；3)将聚乙烯吡咯烷酮、白油充分溶解于溶剂中，...

【专利技术属性】
技术研发人员：安长伟，刘通，张丹凤，贺凤伟，桑小霞，由美雁，崔妍，张金珠，李明月，马国栋，
申请(专利权)人：辽宁科技学院，
类型：发明
国别省市：辽宁,21