一种金刚石基高活性三维粒子电极材料的制备方法、三维电极反应器及应用技术

本发明专利技术公开了一种金刚石基高活性三维粒子电极材料的制备方法、三维电极反应器及应用。该电极材料的制备方法，包括以下步骤：对金刚石进行净化处理；将净化处理后的金刚石与二氧化钛、碳化硅、催化剂混合均匀，然后压制成型；将压制成型后的样品进行高温煅烧，得到所述金刚石基高活性三维粒子电极材料。本发明专利技术以金刚石微粉、碳化硅和二氧化钛混合料为主体原料，通过添加合适的催化剂，在高温条件下，碳化硅和二氧化钛组分发生融化，不但提高了电极材料活性，而且增加了电极材料的机械强度。本发明专利技术工艺流程简单、操作方便，获得的电极材料导电性好、稳定性强，将该材料填充于三维电极反应器内，能有效降低有机废水中的COD值。能有效降低有机废水中的COD值。能有效降低有机废水中的COD值。

【技术实现步骤摘要】
一种金刚石基高活性三维粒子电极材料的制备方法、三维电极反应器及应用


[0001]本专利技术属于废水处理材料
，具体涉及一种金刚石基高活性三维粒子电极材料的制备方法、三维电极反应器及应用。

技术介绍

[0002]随着我国制造业的迅速发展，水体污染已成为不可回避的现实问题。工业生产过程中排放的大量废水成分复杂，对人类生存环境的威胁也越发严重，其治理难度仍在不断加大。其中，来源于化工生产、印染、纺织、橡胶制造等众多工业领域的高浓度有机废水一直是本领域学者重点关注的问题。
[0003]有机废水一般具有成分复杂、浓度高、毒性大以及难降解等的特点，处理起来十分困难，即使经过处理后废水排放达标率仍不高，不达标废水的排放极易造成河流、湖泊等遭受不同程度的污染。基于传统材料进行废水处理的方案往往处理成本高且难度大，故寻找经济实用、绿色环保的水处理材料至关重要。
[0004]近年来，国内外众多学者在高浓度有机废水的高效治理方面开展了大量研究。其中，电解处理技术因其操作简单、效果显著、环境友好等的优点被大量应用。三维电解是在二维电解的基础上发展起来的一种新工艺，三维电解工艺具有电极接触面积大、电解反应迅速、对污染物的降解效率高等特点，具有二维电解工艺所不具备的优势，但目前三维电解工艺也存在一些不足，主要是所采用的三维粒子电极材料活性不足，且电极材料在高浓度有机废水的浸泡中极易破碎或板结。

技术实现思路

[0005]为了解决上述存在的技术问题，本专利技术提供一种金刚石基高活性三维粒子电极材料的制备方法、三维电极反应器及应用。采用本专利技术的制备方法制得的电极材料导电性好、稳定性强，将该材料填充于三维电极反应器内，能有效降低有机废水中的COD值，工业可行性好。
[0006]为实现上述目的，本专利技术通过如下技术方案实现：
[0007]一种金刚石基高活性三维粒子电极材料的制备方法，包括以下步骤：
[0008](1)对金刚石进行净化处理；
[0009](2)将步骤(1)净化处理后的金刚石与二氧化钛、碳化硅、催化剂混合均匀，然后压制成型；
[0010](3)将步骤(2)压制成型后的样品进行高温煅烧，得到所述金刚石基高活性三维粒子电极材料。
[0011]优选的，步骤(1)对金刚石进行净化处理的方法为：将金刚石分别置于氢氧化钠、盐酸溶液中煮沸，然后经过滤、洗涤、烘干，得到表面净化的金刚石。
[0012]优选的，氢氧化钠和盐酸的浓度均为10％，煮沸的时间为15～30min。
[0013]优选的，步骤(2)中催化剂为钴粉、铁粉、镍粉中的至少一种，催化剂的用量占金刚石、二氧化钛、碳化硅总质量的5％～12％。
[0014]优选的，步骤(2)中金刚石、二氧化钛、碳化硅的质量比为(0.1～0.8)：(0.1～0.8)：(0.1～0.8)。
[0015]优选的，步骤(2)中压制成型的成型压力为10～20MPa，压制成型时间为30～40s。
[0016]优选的，步骤(3)中高温煅烧的温度为1000～1300℃，时间为3～5h。
[0017]一种根据上述制备方法制备得到的金刚石基高活性三维粒子电极材料。
[0018]一种三维电极反应器，包括如上述制备方法制备得到的金刚石基高活性三维粒子电极材料。
[0019]本专利技术还提供一种上述三维电极反应器在降低有机废水中COD的应用。
[0020]本专利技术的有益效果是：
[0021]针对活性炭、铁碳等现有常规粒子电极材料活性差、材料易破损等缺点，本专利技术提供了一种以金刚石微粉为基底的高活性三维粒子电极材料的制备方法，以金刚石微粉、碳化硅和二氧化钛混合料为主体原料，通过添加合适的催化剂，在高温条件下，碳化硅和二氧化钛组分发生融化，不但提高了电极材料活性，而且增加了电极材料的机械强度。本专利技术工艺流程简单、操作方便，获得的电极材料导电性好、稳定性强，将该材料填充于三维电极反应器内，能有效降低有机废水中的COD值。
附图说明
[0022]为了更清楚地说明本专利技术实施例的技术方案，下面将对实施例的附图作简单地介绍。
[0023]图1为本专利技术一种金刚石基高活性三维粒子电极材料的制备方法流程图。
具体实施方式
[0024]下面将结合本专利技术实施例，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，均属于本专利技术保护的范围。
[0025]本专利技术实施例中所述试验方法，如无特殊说明，均为常规方法；所述试剂和材料，如无特殊说明，均可从商业途径获得。
[0026]本专利技术实施例提供一种金刚石基高活性三维粒子电极材料的制备方法，如图1所示，包括以下步骤：
[0027](1)净化处理：将金刚石微粉分别在浓度为10％的NaOH和10％的HCl溶液中煮沸15～30min，然后经过滤、洗涤、烘干，得到表面净化的金刚石；
[0028](2)将步骤(1)净化处理后的金刚石微粉与二氧化钛、碳化硅按照质量比(0.1～0.8)：(0.1～0.8)：(0.1～0.8)混合后加入占金刚石微粉、二氧化钛、碳化硅总质量5％～12％的催化剂，混合均匀后在10～20MPa压力下保持30～40s压制成型；催化剂为钴粉、铁粉、镍粉中的至少一种；
[0029](3)将步骤(2)压制成型后的样品在温度为1000～1300℃下高温煅烧3～5h，得到
金刚石基高活性三维粒子电极材料。
[0030]为使本领域普通技术人员能够充分理解本专利技术中三维电极的制备方法和有益效果，下面结合具体实例对本专利技术作进一步说明。
[0031]实施例1
[0032]一种金刚石基高活性三维粒子电极材料的制备方法，包括以下步骤：
[0033](1)净化处理：将金刚石微粉分别在浓度为10％的NaOH、10％HCl溶液中煮沸15min，过滤后再用去离子水清洗，确保最终溶液呈中性后放入烘箱中烘干，去除表面的杂质，确保原料的纯净。
[0034](2)压制成型：将步骤(1)净化处理后的金刚石微粉与二氧化钛、碳化硅按质量比为0.5：0.3：0.2，总质量为50g配料，加入3g钴粉，混合均匀，用压片机以10MPa压力保持30s压制成型。
[0035](3)高温煅烧：将步骤(2)压制成型后的样品放入箱式炉中1230℃下煅烧4.5h，自然冷却至室温，即获得以金刚石微粉为基底的高活性三维粒子电极材料。
[0036]将上述获得的三维粒子电极材料作为填料填充到三维电极反应器内，通入2800mg/L的高浓度工业有机废水，在电压3V、电流3A条件下电解2h。观察到电极材料未发生破碎或板结，微波消解法测得电解前后有机废水的COD值，计算得COD除去率为85％。
[0037]实施例2
[0038]一种金刚石基高活性三维粒子电极材料的制备方法，包括以本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种金刚石基高活性三维粒子电极材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：(1)对金刚石进行净化处理；(2)将步骤(1)净化处理后的金刚石与二氧化钛、碳化硅、催化剂混合均匀，然后压制成型；(3)将步骤(2)压制成型后的样品进行高温煅烧，得到所述金刚石基高活性三维粒子电极材料。2.根据权利要求1所述的一种金刚石基高活性三维粒子电极材料的制备方法，其特征在于，步骤(1)对金刚石进行净化处理的方法为：将金刚石分别置于氢氧化钠、盐酸溶液中煮沸，然后经过滤、洗涤、烘干，得到表面净化的金刚石。3.根据权利要求2所述的一种金刚石基高活性三维粒子电极材料的制备方法，其特征在于，所述氢氧化钠和盐酸的浓度均为10％，所述煮沸的时间为15～30min。4.根据权利要求1所述的一种金刚石基高活性三维粒子电极材料的制备方法，其特征在于，步骤(2)中所述催化剂为钴粉、铁粉、镍粉中的至少一种，所述催化剂的用量占所述金刚石、二氧化钛、碳...

【专利技术属性】
技术研发人员：唐远，陈琲琲，裴丰，李智力，何东升，程晨，杨丘，秦芳，
申请(专利权)人：湖北宜化化工科技研发有限公司，
类型：发明
国别省市：