一种亚氧化钛电极的制备方法及其在污水处理中的应用技术

本发明专利技术涉及电极领域，公开了一种亚氧化钛电极的制备方法及其在污水处理中的应用，所述方法包括如下步骤：(1)将TiO2粉末与异丙醇水溶液混合，得到混合液；(2)将步骤(1)得到的混合液干燥后与聚氧乙烯粘结剂混合，得到混合样品；(3)将步骤(2)得到的混合样品压缩成管状，得到管状样品；(4)将步骤(3)中的管状样品烧结；(5)将步骤(4)中烧结后的管状样品转入炉中在H2气氛中继续烧结，制成亚氧化钛电极；(6)使用不锈钢制成多孔不锈钢管状电极。本发明专利技术解决了现有技术中物理、化学和生物途径去除水中氯酚效果不佳的问题。酚效果不佳的问题。酚效果不佳的问题。

【技术实现步骤摘要】
一种亚氧化钛电极的制备方法及其在污水处理中的应用


[0001]本专利技术属于电极领域，具体涉及一种亚氧化钛电极的制备方法及其在污水处理中的应用。

技术介绍

[0002]氯酚是无处不在的污染物，其积累、处理和管理已成为全球环境和卫生部门利益相关者面临的重大挑战。氯酚类化合物广泛用作农用化学品、杀生剂、染料、医药等工业生产的中间体。它们可以从多种来源进入水体，如工业废物、农药使用和复杂氯代烃的降解。氯酚的热降解和化学降解导致有害物质的形成，对生态安全和人类健康构成风险。世界卫生组织(WHO)制定了某些氯酚的指导值，而欧洲联盟和美国环境保护局则将大多数氯酚列为优先污染物，并限制其使用和排放。因此，除了监测和控制其排放外，还需要有效的方法对污染水体进行修复。
[0003]常规的物理、化学和生物途径去除水中氯酚效果不佳，主要是由于其可生化性差，化学结构相对稳定。电氧化技术由于其无化学性质、反应条件温和、操作简单已成为有效降解各种难降解有机污染物的可行方法。但是电氧化技术的应用受到合适电极材料的开发和传统间歇系统传质能力差的限制，所以需要设计和优化具有高析氧潜力(OEP)的电极材料和具有增强质量传输的电化学反应器来克服现存的问题。
[0004]亚氧化钛是钛氧化物非计量化学形式的导电Magn
é
li相TiO2，是一种具有高导电性、高电化学稳定性及优异的抗腐蚀性等优势的电极材料。此外，电极的制备材料来源于地球上储量丰富且安全的TiO2材料，使得该电极材料兼具低成本和高安全性的优点。亚氧化钛具有较高的析氧电位，所以大部分有机物在其表面都能通过直接电子转移的方式和
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OH 间接氧化的方式被氧化，因此比传统高级氧化速率更快，效果更好，矿化更彻底。

技术实现思路

[0005]本专利技术解决的技术问题是现有技术中物理、化学和生物途径去除水中氯酚效果不佳的问题。
[0006]本专利技术采用的具体方案为：一种亚氧化钛电极的制备方法，所述方法包括如下步骤：
[0007](1)将TiO2粉末与异丙醇水溶液混合，得到混合液；
[0008](2)将步骤(1)得到的混合液干燥后与聚氧乙烯粘结剂混合，得到混合样品；
[0009](3)将步骤(2)得到的混合样品压缩成管状，得到管状样品；
[0010](4)将步骤(3)中的管状样品烧结；
[0011](5)将步骤(4)中烧结后的管状样品转入炉中在H2气氛中继续烧结，制成多孔管状 Magn
é
li相亚氧化钛电极；
[0012](6)使用不锈钢制成多孔不锈钢管状电极。
[0013]所述步骤(1)中的TiO2为金红石型TiO2粉末。
[0014]所述步骤(1)中TiO2粉末与异丙醇水溶液的体积比为1：1。
[0015]所述步骤(2)的聚氧乙烯粘结剂用量为5
‑
8％。
[0016]所述步骤(3)的混合样品在压力20
‑
25Mpa的条件下压缩成管状。
[0017]所述步骤(4)的烧结温度为1050
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1100℃，时间22
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24h。
[0018]所述步骤(5)的烧结温度为1050
‑
1100℃，时间4
‑
6h，制得的亚氧化钛电极高度 7.7
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8.0cm，直径2.8
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3.0cm，有效电极面积67.5
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68.0cm2。
[0019]另一方面，本专利技术提供一种亚氧化钛电极在污水处理中的应用，将所述的亚氧化钛电极的制备方法制备得到的电极在污水处理中的应用。
[0020]将亚氧化钛电极应用于除水中污染物的方法为：将步骤(5)所制得的亚氧化钛电极作为阳极；步骤(6)所制得不锈钢电极作为阴极制成穿透式连续流电化学体系；使用蠕动泵将含有特征污染物的溶液在末端过滤模式下通过亚氧化钛电极阳极循环。
[0021]所述特征污染物的浓度为20mg/L，特征污染物水溶液的pH值为7.04。
[0022]本专利技术具有以下有益效果：
[0023]本专利技术中亚氧化钛电极的制备方法包括如下步骤：将TiO2粉末与异丙醇水溶液混合，得到混合液；将得到的混合液干燥后与聚氧乙烯粘结剂混合，得到混合样品；将得到的混合样品压缩成管状，得到管状样品；将管状样品烧结；将烧结后的管状样品转入炉中在 H2气氛中继续烧结，制成多孔管状Magn
é
li相亚氧化钛电极；使用不锈钢制成多孔不锈钢管状电极。本专利技术中的亚氧化钛电极的制备方法简单，将地球上储量丰富且安全的TiO2材料用于电极材料，使得该电极材料兼具低成本和高安全性的优点；亚氧化钛具有较高的析氧电位，大部分有机物在其表面都能通过直接电子转移的方式和
·
OH间接氧化的方式被氧化，比传统高级氧化相比速率更快，效果更好，矿化更彻底。
[0024]本专利技术中亚氧化钛电极的制备方法制备了Ti4O7双功能的电极，将该电极应用至去除水中4
‑
CP、重金属，实现对于目标污染物同时脱毒和吸附去除，本专利技术采用穿透式电极的方式具有传质好、降解或吸附效率快的优点。
附图说明
[0025]图1是本专利技术实施例1所述方法制得的亚氧化钛电极的扫描电子显微镜图；
[0026]图2是图1的放大图；
[0027]图3是本专利技术实施例1所述方法制得的电极实物图；
[0028]图4是本专利技术实施例1所述方法制得的多孔不锈钢电极实物图；
[0029]图5是本专利技术实施例1所述方法制备得到的穿透式亚氧化钛电极系统实物图；
[0030]图6是本专利技术实施例1所述方法制备得到的穿透式亚氧化钛电极随电流增加去除水中 4
‑
CP效果图；
[0031]图7是本专利技术实施例1所述方法制备得到的穿透式亚氧化钛电极随通量增加去除水中 4
‑
CP效果图；
[0032]图8是本专利技术实施例1所述方法制备得到的穿透式亚氧化钛电极随电解液浓度增加去除水中4
‑
CP效果图；
[0033]图9是本专利技术实施例2电压对水中锑(III)去除效果图；
[0034]图10是本专利技术实施例2电压对水中总锑去除效果图；
[0035]图11是本专利技术实施例2流速对水中锑(III)去除效率图；
[0036]图12是本专利技术实施例2流速对水中总锑去除效率图；
[0037]图13是本专利技术实施例2溶液pH对水中锑(III)去除效率图；
[0038]图14是本专利技术实施例2pH对水中总锑去除效率图；
[0039]图15是本专利技术实施例2初始浓度对水中锑(III)去除效率图；
[0040]图16是本专利技术实施例2初始浓度对水中总锑含量的影响图；
具体实施方式
[0041]为使本专利技术的目的、技术方案和优点更加清楚明了，下面通过附图中示出的具体实施例本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种亚氧化钛电极的制备方法，其特征在于，所述方法包括如下步骤：(1)将TiO2粉末与异丙醇水溶液混合，得到混合液；(2)将步骤(1)得到的混合液干燥后与聚氧乙烯粘结剂混合，得到混合样品；(3)将步骤(2)得到的混合样品压缩成管状，得到管状样品；(4)将步骤(3)中的管状样品烧结；(5)将步骤(4)中烧结后的管状样品转入炉中在H2气氛中继续烧结，制成多孔管状Magn
é
li相亚氧化钛电极；(6)使用不锈钢制成多孔不锈钢管状电极。2.根据权利要求1所述的亚氧化钛电极的制备方法，其特征在于，所述步骤(1)中的TiO2为金红石型TiO2粉末。3.根据权利要求1所述的亚氧化钛电极的制备方法，其特征在于，所述步骤(1)中TiO2粉末与异丙醇水溶液的体积比为1：1。4.根据权利要求1所述的亚氧化钛电极的制备方法，其特征在于，所述步骤(2)的聚氧乙烯粘结剂用量为5
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8％。5.根据权利要求1所述的亚氧化钛电极的制备方法，其特征在于，所述步骤(3)的混合样品在压力20
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25Mpa的条件下压缩成管状。6.根据权利要求5所述的亚氧化钛电极的制备方法，其特征在于，所述步骤(4)的烧结温度为...

【专利技术属性】
技术研发人员：赵志远，张金娜，刘艳彪，尤世界，
申请(专利权)人：哈工环境哈尔滨科技有限公司，
类型：发明
国别省市：