【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及地下水中砷的高效、深度处理，具体地，涉及一种超小粒径mnfe2o4/rgo纳米电极材料及制备方法和电化学去除水体磷砷锑的应用。
技术介绍
1、砷被世界卫生组织(who)列入可引起重大公共卫生事件的十大环境污染物质之一，给人体健康和生态环境带来严重威胁。为降低砷污染对人类健康的影响，who将饮用水中的砷浓度阈值确定为10μg·l-1。通常高砷地下水主要分布在干/半干旱的农村偏远地区，由于水处理设施落后，迫切需要开发适合这些地区特点的简易、高效、稳定和深度除砷技术。
2、近年来，电化学除砷技术因其能耗低、电极再生时无需化学添加剂、操作简单、循环利用、环境友好等特点成为一种有前景的方向。电极构造是直接决定整体电化学体系处理性能的关键环节。碳基材料具有成本较低、大比表面、高电导性和稳定性而被广泛用作电极材料，但其较强的同离子排斥和重叠效应使得饱和吸附容量通常低于10mg·g-1，处理深度难以达到世界卫生组织<10μg·l-1标准。此外，由于碳电极自身非特异性吸附，导致电极选择性差，极大的限制了除砷性能。在特异性吸附除砷方面过渡金属材料被认为是很好的替代方式，其中又以铁、锰元素为代表。铁、锰及其复合阳极材料对砷的吸附容量可达数十毫克每克，然而，过渡金属氧化物颗粒仍然相对较大，颗粒间分散性较差；碳载体缺乏足够的孔隙结构；金属氧化物与碳基载体之间的复合效果不佳；这些电极结构上的缺陷会导致内阻增大和本征赝电容降低，使得铁/锰基及其复合物电极往往存在砷吸附动力学缓慢，可回收性差且不稳定，再生需要naoh辅助，电容贡
技术实现思路
1、针对上述技术存在的缺陷，本专利技术的目的是提供一种超小粒径mnfe2o4/rgo纳米电极材料和制备方法及其应用。通过一锅法将超小粒径的mnfe2o4纳米晶体精准锚定在多级孔、高导电和富缺陷rgo载体上，得到高度分散的mnfe2o4/rgo多元超结构纳米复合电极。将其构成非对称mnfe2o4/rgo//ac-cooh电极构型可实现地下水中砷的高效、绿色、稳定、可持续、深度去除，在实际地下水体中砷的去除领域具有良好的应用前景。
2、本专利技术的技术目的是通过以下技术方案来实现的：
3、一种超小粒径mnfe2o4/rgo纳米电极材料的制备方法，特点是所述方法包括以下具体步骤：
4、步骤1：制备多级孔、褶皱状rgo
5、取质量浓度0.5–2.5mg/l go水溶液分散在50–150ml去离子水的容器中，超声10–45min；之后加入0.075–0.18g抗坏血酸再超声10–45min；将所述容器置于油浴锅中，在温度70–100℃下机械搅拌并反应1–3h，待溶液冷却至室温后水洗、冷冻干燥，得到目标产物rgo；rgo质量浓度范围在0.5–1.5mg/l；
6、步骤2：制备mnfe2o4/rgo纳米电极材料
7、取步骤1所得rgo 0.25–0.75g超声分散10–45min后得到200ml高分散水溶液；之后称取fecl3·6h2o和mnso4·h2o溶于所述高分散溶液中，在油浴锅中保持65–95℃，搅拌并持续反应2–8h；随后，控制浓度为2–4m、65–95℃的热naoh溶液来调节所述溶液ph为9.5–11.5；继续反应10–30min；反应结束后，水洗、冷冻干燥得到所述超小粒径mnfe2o4/rgo纳米电极材料；其中，fecl3·6h2o摩尔量为2.1–6.3mm；mnso4·h2o摩尔量为1.05–3.15mm；fecl3·6h2o与mnso4·h2o保持摩尔比例为2:1。
8、一种上述方法制得的超小粒径mnfe2o4/rgo纳米电极材料。
9、一种所述纳米电极材料在地下水中砷污染物处理中的应用，其应用具体包括：
10、步骤1：构建非对称电化学体系mnfe2o4/rgo-aem//cem-ac-cooh
11、取一对正方形有机玻璃(pmma)外壳8x 8cm2、一对硅胶垫片、硅胶隔板垫片、0.1mm厚无纺布、一对大尺寸钛金属板集流体，其活性面积为5x 5cm2；阳极mnfe2o4/rgo作工作电极、阴极ac-cooh作对电极，工作电极和对电极一侧分别安装阴离子交换膜(aem)和阳离子交换膜(cem)，极板间距为0.5mm；
12、步骤2：地下水中砷污染物通过蠕动泵自下而上流经步骤1所构建的非对称电化学体系，恒电位仪为该电化学体系提供恒定的吸、脱附电压；其中，地下水中砷污染物浓度1–10mg/l，体积50–1000ml，电极涂敷总量为30–90mg；蠕动泵流量2–50ml·min-1，吸附电压0.8–1.8v；吸附时间1–5h，吸附效率60–100％；脱附电压1.0–2.0v；脱附时间0.5–2.0h，脱附效率80％–100％。
13、本专利技术相较于当前技术具有以下有益成效：
14、1)本专利技术的制备电极材料原料丰度高、廉价易得；通过一步法即可合成小粒径、高分散纳米电极材料。
15、2)所制备的超小粒径mnfe2o4/rgo纳米电极材料具有相对较大的比表面积和丰富的孔结构，使电极材料暴露出更多的电吸附活性位点并增强电荷存储和传质。
16、3)该非对称mnfe2o4/rgo//ac-cooh电化学除砷体系操作简便，装置搭建经济。此外，电极再生效率高，无二次污染，可实现对含砷地下水体的持续净化。
17、4)该非对称mnfe2o4/rgo//ac-cooh电化学体系潜在应用范围还可扩展到同族其他元素的环境修复，具有很高的普适性。
18、5)该非对称mnfe2o4/rgo//ac-cooh电化学体系提升了含砷地下水的净化容量，进一步扩宽了实际应用的潜力。
本文档来自技高网...【技术保护点】
1.一种超小粒径MnFe2O4/rGO纳米电极材料的制备方法，其特征在于，所述方法包括以下具体步骤：
2.一种权利要求1所述方法制得的超小粒径MnFe2O4/rGO纳米电极材料。
3.一种权利要求2所述纳米电极材料在地下水中砷污染物处理中的应用。
4.根据权利要求3所述的应用，其特征在于，包括：
【技术特征摘要】
1.一种超小粒径mnfe2o4/rgo纳米电极材料的制备方法，其特征在于，所述方法包括以下具体步骤：
2.一种权利要求1所述方法制得的超小粒径mnfe2o...
还没有人留言评论。发表了对其他浏览者有用的留言会获得科技券。