一种B,F-Ti/TiO2NTs@PbO2阳极及其制备方法和在焦化废水中的应用技术

本发明专利技术涉及焦化废水处理、电极材料技术领域，具体涉及一种B,F

【技术实现步骤摘要】
一种B,F
‑
Ti/TiO
2 NTs@PbO2阳极及其制备方法和在焦化废水中的应用


[0001]本专利技术涉及焦化废水处理、电极材料
，具体涉及一种B,F
‑
Ti/TiO2NTs@PbO2阳极及其制备方法和在焦化废水中的应用。

技术介绍

[0002]焦化废水作为一类高浓度、强毒性的复杂难降解有机工业废水，其零排放及资源化利用是未来解决焦化行业重污染的唯一出路。国内外开展了许多相关处理技术研究，主要包括物化处理(蒸氨法、萃取法、混凝沉淀法、吸附法、膜蒸馏法、高级氧化法等)和生化处理(生物脱氮法、同步硝化反硝化法、厌氧氨氧化法、短程硝化反硝化法等)技术。
[0003]目前，国内焦化企业基本上采用预处理(蒸氨、脱酚、除油)+生化处理(A/O、A/A/O)+深度处理(混凝、活性炭吸附、传统高级氧化、膜分离)工艺，但是普遍存在二级生化出水效果不佳，生化系统稳定性差和后续深度处理运行费用高等问题。且现有活性炭吸附工艺仅能物理吸附分离污染物，确保达标，但成本昂贵且未从根本上破坏污染物分子。
[0004]电化学氧化法通过电极直接氧化作用或电催化反应过程生成强氧化性物种(
·
OH、
·
O2、H2O2等)，对污染物快速进行氧化降解，改善废水可生化性，甚至将有机物彻底分解为CO2和H2O等，比较适合应用于盐分浓度、电导率高的焦化废水深度处理工艺段。电化学氧化废水处理设备，不受温度约束、工艺简单，容易实现自动化，其效率主要受给电方式、电解质、反应器类型、电极材料等影响。
[0005]硼掺杂的金刚石电极(boron
‑
doped diamond，BDD)电极对污染物去除效果性能良好，但受限于电极费用非常昂贵至今无法大规模应用。相比之下，以PbO2为代表的传统形稳阳极具有化学稳定性高、制备便捷、成本低、导电性良好等特点在一般废水处理应用研究较多，但是传统二氧化铅涂层电极容易从电极基底上剥离、且易钝化，导致其使用寿命大大降低。为了克服这一缺点，通过使用比表面积、机械强度高的TiO2纳米管(TiO2nanotubes，TiO2NTs)引入至Ti基底和PbO2之间，作为导电过渡层能够提高电化学性能和电极稳定性，但是采用该电极电化学降解有机物的能力仍有待提高。

技术实现思路

[0006]本专利技术的目的在于提供一种B,F
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Ti/TiO2NTs@PbO2阳极及其制备方法和在焦化废水中的应用，可以解决现有技术中的部分缺陷。
[0007]为实现上述目的，本专利技术的技术方案为一种B,F
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Ti/TiO2NTs@PbO2阳极，其特征在于：包括Ti基底、位于所述Ti基底表面的中间稳定介导层以及位于所述中间稳定介导层表面的PbO2涂层，所述中间稳定介导层为B、F掺杂TiO2NTs。
[0008]本专利技术还提供一种焦化废水的处理工艺，焦化废水依次进入蒸氨处理单元、预减毒处理单元、多级生化处理单元、混凝沉淀吸附单元、B,F
‑
Ti/TiO2NTs@PbO2光电化学氧化处理单元、多级膜处理单元和常规浓水单元进行处理，或者焦化废水依次进入蒸氨处理单元、
预减毒处理单元、多级生化处理单元、混凝沉淀吸附单元、多级膜处理单元和B,F
‑
Ti/TiO2NTs@PbO2光电化学氧化处理单元进行处理；其中，B,F
‑
Ti/TiO2NTs@PbO2光电化学氧化处理单元采用上述的B,F
‑
Ti/TiO2NTs@PbO2阳极和石墨阴极，在可见光照射并施加电流的条件下，对焦化废水中的有机污染物进行光电化学氧化处理。
[0009]进一步地，B,F
‑
Ti/TiO2NTs@PbO2阳极和石墨阴极的电极面积均为10～20cm*10～20cm，电极间距为3～10cm。
[0010]进一步地，采用氙灯或LED灯提供可见光光源，功率为10
‑
100W；采用直流恒压电源提供电流，电流密度为40～60mA/cm2。
[0011]本专利技术还提供一种上述的B,F
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Ti/TiO2NTs@PbO2阳极的制备方法，包括如下步骤：
[0012]1)、制备Ti/TiO2NTs；
[0013]2)、将步骤1)制备的Ti/TiO2NTs烘干，然后将其放入NH4BF和乙二醇的混合电解质溶液中进行电化学沉积，将B、F掺杂到Ti/TiO2NTs中，得到B,F
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Ti/TiO2；然后将B,F
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Ti/TiO2在500～700℃下煅烧，得到还原型B,F
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Ti/TiO2NTs；
[0014]3)、将步骤2)得到的还原型B,F
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Ti/TiO2NTs电极利用质量分数为10～15％的草酸进行刻蚀，将经草酸刻蚀后的还原型B,F
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Ti/TiO2NTs置于Pb(NO3)2和NaF的混合电解质溶液中进行电化学沉积，在经草酸刻蚀后的还原型B,F
‑
Ti/TiO2NTs上形成PbO2涂层，即可得到B,F
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Ti/TiO2NTs@PbO2阳极。
[0015]进一步地，步骤1)中Ti/TiO2NTs的制备方法为：以Ti基底作为阳极、石磨板或不锈钢作为阴极，以乙二醇、去离子水、氟化铵的混合溶液作为电解质溶液，进行恒电位电解，制得Ti/TiO2NTs。
[0016]更进一步地，Ti基底在使用前依次采用乙腈和无水乙醇超声清洗去除油污。
[0017]更进一步地，混合溶液中，乙二醇体积分数为90～95％，去离子水体积分数为5～10％，NH4F物质的量浓度为0.08～0.15mol/L。
[0018]进一步地，步骤2)中煅烧之后在1M硫酸铵溶液中进行恒压电解10
‑
20s。
[0019]进一步地，步骤3)中在电化学沉积是在温度为60～80℃、pH为1～1.5、电流密度为50
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80mA/cm2的条件下进行。
[0020]与现有技术相比，本专利技术具有以下有益效果：
[0021](1)本专利技术采用还原型硼、氟掺杂TiO2NTs作为中间稳定介导层，比表面积高，能大大降低锐钛矿型二氧化钛禁带宽度，提升材料光电化学活性面积、导电性和稳定性；
[0022](2)本专利技术的B,F
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Ti/TiO2NTs@PbO2稳定程度高、使用寿命长，光电化学氧化过程中可产生大量活性氧物种(如
·
OH、
·
O2、H2O2等)，实现深度处理段废水中污染物的高效矿化降解，达标排放，适用于焦化废水深度处理工艺段，继而降低运营成本，同样也适用于其他有机污染物含量高的废水光电化学氧化处理；
[0023](3)本专利技术的B,F
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Ti/TiO2NTs@PbO2制备流程简单，且环境友好本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种B,F
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Ti/TiO
2 NTs@PbO2阳极，其特征在于：包括Ti基底、位于所述Ti基底表面的中间稳定介导层以及位于所述中间稳定介导层表面的PbO2涂层，所述中间稳定介导层为B、F掺杂TiO
2 NTs。2.一种焦化废水的处理工艺，其特征在于：焦化废水依次进入蒸氨处理单元、预减毒处理单元、多级生化处理单元、混凝沉淀吸附单元、B,F
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Ti/TiO2NTs@PbO2光电化学氧化处理单元、多级膜处理单元和常规浓水单元进行处理，或者焦化废水依次进入蒸氨处理单元、预减毒处理单元、多级生化处理单元、混凝沉淀吸附单元、多级膜处理单元和B,F
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Ti/TiO
2 NTs@PbO2光电化学氧化处理单元进行处理；其中，B,F
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Ti/TiO
2 NTs@PbO2光电化学氧化处理单元采用权利要求1所述的B,F
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Ti/TiO
2 NTs@PbO2阳极和石墨阴极，在可见光照射并施加电流的条件下，对焦化废水中的有机污染物进行光电化学氧化处理。3.如权利要求2所述的焦化废水的处理工艺，其特征在于：B,F
‑
Ti/TiO2NTs@PbO2阳极和石墨阴极的电极面积均为10～20cm*10～20cm，电极间距为3～10cm。4.如权利要求2所述的焦化废水的处理工艺，其特征在于：采用氙灯或LED灯提供可见光光源，功率为10
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100W；采用直流恒压电源提供电流，电流密度为40～60mA/cm2。5.一种如权利要求1所述的B,F
‑
Ti/TiO
2 NTs@PbO2阳极的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：1)、制备Ti/TiO
2 NTs；2)、将步骤1)制备的Ti/TiO
2 NTs烘干，...

【专利技术属性】
技术研发人员：皮鎏，邵雁，向浩，刘子豪，汪远，郭华军，许晓明，蒋庆肯，夏阳，熊劲，刘颖，
申请(专利权)人：中冶南方都市环保工程技术股份有限公司，
类型：发明
国别省市：