一种高效去除溶液中重金属的滤膜电极的制备方法及应用技术

本发明专利技术公开一种高效去除溶液中重金属的滤膜电极的制备方法及应用，利用废弃生物质制备出一种新型的过滤电极，该滤膜电极能够对含有重金属Cu、Cd、Pb的水样在短时间内实现高效去除及回收，对于100ppm浓度的含镉溶液以及10000ppm的含铜溶液能够在30min达到96％以上的去除效率，对于1000ppm浓度的含铅溶液在处理5h后同样能达到91.8％的重金属去除效率，本发明专利技术的重金属去除以及回收工艺简单，重金属回收成本低，工业化潜力强。工业化潜力强。

【技术实现步骤摘要】
一种高效去除溶液中重金属的滤膜电极的制备方法及应用


[0001]本专利技术涉及一种用于淋洗过程能高效去除及回收重金属的过滤膜电极的制作和应用方法，属于材料与电化学


技术介绍

[0002]重金属污染是一种常见的土壤污染类型，过滤电极有效去除土壤与溶液中的重金属是一种新型的土壤修复技术。过滤电极法是一种通过电化学反应去除重金属离子的方法，它是一种高效、低成本、环保的土壤修复技术。过滤电极法的原理是利用电化学反应将重金属离子还原成金属沉淀，从而达到去除重金属离子的目的。但是淋洗技术处理后的废水需要进行处理，处理成本较高且容易造成二次污染，因此需要开发一种更好的技术来处理淋洗废水。

技术实现思路

[0003]针对现有技术存在问题，本专利技术提供一种高效去除溶液中的重金属的同时对去除的重金属进行有效回收的方法，即一种淋洗过滤膜电极的制备方法及其高效去除溶液中重金属并进行回收的方法。
[0004]本专利技术技术方案如下：
[0005]一种高效去除溶液中重金属的滤膜电极的制备方法，具体步骤如下：
[0006](1)将废弃生物质放入坩埚中，压实，并用锡箔纸包裹坩埚，加盖后将坩埚置于箱式马弗炉中；
[0007](2)开启升温模式，以5
‑
10℃/min的升温速率将温度升温至第一预定温度，并恒温维持第一预定温度1
‑
2h，使锡箔纸内的生物质均匀受热；继续启动升温模式，将第一预定温度升至第二预定温度，并恒温维持第二预定温度0.5
‑/>4h，使锡箔纸内的生物质充分炭化成为生物质炭；
[0008](3)马弗炉温度降至200℃以下，取出锡箔纸包裹的生物质炭在干燥环境中冷却至室温得到生物质炭；
[0009](4)在25mL烧杯中，加入1
‑
2mL聚四氟乙烯乳液和2
‑
4mL无水乙醇，以800r/min的速度磁搅拌15
‑
20min进行混合；
[0010](5)当液体粘稠时，步骤(4)的混合液中加入步骤(3)得到的生物质炭1.5
‑
2g，搅拌混匀，待混合物因聚合而变得粘稠后，取出放在干净的塑料板上反复揉捏，当浆料变成胶状后，将其滚辊，将滚轮材料放置在不锈钢网上，利用均质不锈钢圆柱对电极进行压制，压紧后置于110℃烤炉24小时，制备得到滤膜电极。
[0011]步骤(2)第一预定温度为350
‑
450℃；第二预定温度为550
‑
650℃。
[0012]步骤(4)聚四氟乙烯乳液的质量分数10％。
[0013]本专利技术还提供所述高效去除溶液中重金属的滤膜电极的应用方法，具体步骤如下：
[0014]A、将所述滤膜电极按照淋洗设备的尺寸进行裁剪得到两个电极，安装于淋洗装置底部，两个电极边缘由防水绝缘材料进行分隔，两电极间留有0.5
‑
1.0cm的间隙，在上方的电极接正极，下方的电极接负极，正负极连接直流电；
[0015]B、将重金属污染物加入淋洗装置中，启动直流电输出设备输出20V直流电，启动恒流泵，将反应器下方过滤后的淋洗液循环再次进入淋洗设备中，恒流泵流速为0.5ml/min；淋洗反应5h后，大量重金属沉积物附着于负极表面，进行冲洗回收。
[0016]步骤B冲洗回收时，大部分沉积物可以通过去离水冲洗即可完成回收，剩下的位于过滤电极内部的少量重金属可以用低浓度硝酸冲洗以实现回收。
[0017]本专利技术的优点在于：
[0018]1、本专利技术过滤生物炭膜电极采用废弃生物质烧制，具有原材料易获取以及成本低的优点。
[0019]2、本专利技术的重金属去除以及回收工艺简单，重金属回收成本低，工业化潜力强。
附图说明
[0020]图1为采用上述工艺制作的滤膜电极实物图；
[0021]图2滤膜电极的安装示意图；
[0022]图3含铜为10000ppm浓度重金属水样100mL在反应器处理下浓度与时间变化图；
[0023]图4含铜为10000ppm浓度重金属水样100mL在反应器处理5h后沉积的重金属；
[0024]图5含镉为100ppm浓度重金属水样100mL在反应器处理下浓度与时间变化图；
[0025]图6含镉为100ppm浓度重金属水样100mL在反应器处理5h后沉积的重金属；
[0026]图7含铅为1000ppm浓度重金属水样100mL在反应器处理下浓度与时间变化图；
[0027]图8含铅为1000ppm浓度重金属水样100mL在反应器处理5h后沉积的重金属。
具体实施方式
[0028]下面结合具体实施例对本专利技术做进一步说明，但本专利技术保护范围不局限于所述内容。
[0029]本专利技术实施例中使用的聚四氟乙烯乳液的质量分数为10％，从深圳市科晶智达科技有限公司购买得到，商品名为PTFE聚四氟乙烯浓缩液，为乳白色或微黄色均匀乳液。
[0030]实施例1
[0031]一种高效去除溶液中铜的同时对铜进行有效回收的方法，具体步骤如下：
[0032]A、滤膜电极的制备：
[0033](1)将废弃生物质玉米秸秆放入坩埚中，压实，并用锡箔纸包裹坩埚，加盖后将坩埚置于箱式马弗炉中；
[0034](2)开启升温模式，以5℃/min的升温速率将温度升温至第一预定温度350℃，并恒温维持第一预定温度2h，使锡箔纸内的生物质均匀受热；继续启动升温模式，以5℃/min的升温速率将第一预定温度升至第二预定温度650℃，并恒温维持第二预定温度0.5h，使锡箔纸内的生物质充分炭化成为生物质炭；
[0035](3)马弗炉温度降至200℃以下，取出锡箔纸包裹的生物质炭在干燥环境中冷却至室温；
[0036](4)在25mL烧杯中，加入2mL聚四氟乙烯乳液(质量分数10％)和4mL无水乙醇，以800r/min的速度磁搅拌20min进行混合；
[0037](5)当液体粘稠时，加入生物质炭2g搅拌混合8分钟，待混合物因聚合而变得粘稠后，取出放在干净的塑料板上反复揉捏10分钟，当浆料变成胶状后，将其滚辊，将滚轮材料放置在不锈钢网上，利用2Kg均质不锈钢圆柱对电极进行压制，将胶体整个压在不锈钢网上，压紧后置于110℃烤炉24小时，制备得到滤膜电极，如图1所示为滤膜电极的实物图；
[0038]B、制备完成滤膜电极后，将滤膜电极按照过滤设备的尺寸进行修剪出两个电极，如图2所示，安装于淋洗装置底部，在上方的电极接正极，下方的电极接负极，两电极边缘由绝缘防水材料橡胶圈进行隔开，处理工作区域的两电极间有0.5
‑
1.0cm的间隙；
[0039]C、将电极正负极与直流电输出设备连接；
[0040]D、利用硝酸铜配置浓度为10000ppm的含铜溶液100mL，将配置的重金属溶液加入淋洗装置中，启动波形发生器，在淋洗过程中，在电极的不锈钢网上施加20V直流电；启动恒本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种高效去除溶液中重金属的滤膜电极的制备方法，其特征在于，具体步骤如下：(1)将废弃生物质放入坩埚中压实，用锡箔纸包裹坩埚，加盖后将坩埚放入炉中；(2)开启升温模式，以5
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10℃/min的升温速率升温至第一预定温度，恒温1
‑
2h，继续将温度升至第二预定温度，恒温0.5
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4h；(3)步骤(2)温度随炉降至200℃以下，取出锡箔纸在干燥环境中冷却至室温得到生物质炭；(4)将1
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2mL聚四氟乙烯乳液和2
‑
4mL无水乙醇混合，以800r/min的速度磁搅拌15
‑
20min；(5)在步骤(4)的混合液中加入生物质炭1.5
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2g，搅拌混匀后反复揉捏，变成胶状后，将其滚辊，将滚轮材料放置在不锈钢网上进行压制，压紧后置于110℃烤炉24小时，制备得到滤膜电极。2.根据权利要求1所述高效去除溶液中重金属的滤膜电极的制...

【专利技术属性】
技术研发人员：张鹏，周国立，杜伟，李浩，潘波，
申请(专利权)人：昆明理工大学，
类型：发明
国别省市：