一种基于电吸附去除水体中砷的活性碳纤维复合电极的制备方法，其具体为：活性炭纤维先用稀硝酸或氢氧化钠浸泡1-24h活化，并用水洗涤干净。然后将活性炭纤维放在片状Fe-MnO2的水溶液中浸泡并震荡1-24h；再放入冷冻干燥机干燥1-5h，使活性炭纤维上负载的MnO2水分升华；最后在N2保护下于400-700℃下活化1-5h，冷却至室温，取出Fe-MnO2/ACF并用蒸馏水多次洗涤，于烘箱内烘干即可。本发明专利技术制备复合电极的方法简单可行，解决了现有饮用水微量重金属元素处理技术复杂无选择性的特点，为人民群众的身体健康提供良好的技术保障，具有良好的应用价值。
【技术实现步骤摘要】
【专利摘要】一种基于电吸附去除水体中砷的活性碳纤维复合电极的制备方法，其具体为：活性炭纤维先用稀硝酸或氢氧化钠浸泡1-24h活化，并用水洗涤干净。然后将活性炭纤维放在片状Fe-MnO2的水溶液中浸泡并震荡1-24h；再放入冷冻干燥机干燥1-5h，使活性炭纤维上负载的MnO2水分升华；最后在N2保护下于400-700℃下活化1-5h，冷却至室温，取出Fe-MnO2/ACF并用蒸馏水多次洗涤，于烘箱内烘干即可。本专利技术制备复合电极的方法简单可行，解决了现有饮用水微量重金属元素处理技术复杂无选择性的特点，为人民群众的身体健康提供良好的技术保障，具有良好的应用价值。【专利说明】
本专利技术涉及去除水体中砷的方法，特别是利用新型电极的电吸附去除水中砷的方法。
技术介绍
目前，水体中重金属污染受到人们的广泛关注。水是人类生存不可缺少的，饮用水直接作用于人体，因此饮用水的水质状况，直接影响人类身体的健康。自20世纪初以来，砷被广泛应用于化工、农药行业，伴随着砷的污染越来越严重。大量的砷通过废气、废渣、废水排入环境，造成大气、水体及土壤污染，大气中的污染物又伴随降水进入河流、湖泊，进而造成饮用水污染。目前去除重金属常用的方法有化学沉淀法、活性炭吸附法、离子交换法、膜过滤等方法，但这些方法都具有操作困难，成本高，选择性低的缺点。普通的吸附方法由于其相互作用力较小，去除砷的效果不明显，而且对于水中微量砷的去除能力低。施加电场的方法(电吸附)可以增强普通材料对砷的吸附能力。电吸附是通过施加外加电压，形成静电场，强制离子向带有相反电荷的电极移动，因此带负电的砷酸根离子就会吸附在正极上。为了避免水的电解，电吸附的电压一般在2V以内，是一个低耗电的过程，且具有选择性，方便再生的特点。一般电吸附使用碳材料作为电极，但是碳的吸附容量有限，而且与砷的相互作用能力弱。
技术实现思路
本专利技术所要解决的技术问题是，针对普通的碳电极材料对砷的吸附容量低，相互作用力弱，缺乏选择性等缺点，提供一种基于电吸附去除水体中砷的复合电极制备方法及其去除水体中砷的方法，制得的复合电极除砷效果好，吸附容量大，有选择性，具有良好应用价值。为解决上述技术问题，本专利技术所采用的技术方案是:一种基于电吸附去除水体中砷的复合电极制备方法，其具体为:先将活性炭纤维用稀硝酸或氢氧化钠溶液浸泡l_24h活化，并用水洗涤干净；然后将活化后的活性炭纤维放在片状Fe-MnO2的水溶液中浸泡并不断震荡l-24h ;再放入冷冻干燥机干燥l_5h，使活性炭纤维上负载的MnO2水分升华；最后在N2保护下于400-700°C稳定l_5h，待冷却至室温，取出Fe_Mn02/ACF，并用蒸馏水多次洗涤，于烘箱内烘干，即可。所述活性炭纤维为活性炭纤维、活性碳、炭布或由植物质热解产生的生物碳。所述Fe-MnO2水溶液的制备方法为:取20mL由四甲基胺和双氧水混合形成的A溶液，该A溶液中四甲基胺的摩尔浓度为0.1-1.2mol/L，双氧水的浓度为3wt% ;在15_60s内，向上述A溶液中加入IOmL由锰盐和铁盐溶液混合形成的B溶液，该B溶液中锰盐的摩尔浓度为0.1-0.6mol/L，铁盐的摩尔浓度为0.01-0.03mol/L，震荡12_48h即得Fe-MnO2溶液。所述四甲基胺的化学式为ΤΜΑ-0Η，其出厂质量百分浓度为25%，所述双氧水的出厂质量百分浓度为30%。所述锰盐、铁盐指其氯化物、硫酸盐、硝酸盐、醋酸盐。所述活性炭纤维的厚度为0.l-2cm,面积为2cm2-100cm2，所述稀硝酸或氢氧化钠溶液的用量为0.1-lmol/L。为解决上述技术问题，本专利技术还提供了一种用上述制备的复合电极去除水体中砷的方法，其具体方法为:将复合电极两片固定在聚乙烯外壳中并分别外接稳压电源，两电极间电压为1-2V，两电极间距为0.l-2cm，并在两电极间设置聚乙烯网垫以防止两电极短路，按每克复合电极能一次性处理1-60L浓度为10-200ppb的含砷饮用水的标准设置进水量，流速根据含砷浓度大小设置为0.2-5L/min，即可。锰氧化物电学性能稳定，是公认为最佳的锂电池电极材料；而且二氧化锰具有强氧化性，容易将亚砷酸根氧化成易吸附的砷酸根。因此，本方法选择氧化锰作为去除砷的电极材料。铁与砷的作用力很强，被认为是选择性去除砷的首选材料。但是铁氧化物电学性质不稳定，并且易溶于酸。因此，构成铁锰复合氧化物，使其同时兼顾铁氧化物与锰氧化物的优点。并将其固定在具有良好机械性能与导电性的活性碳纤维上，制备成优良的复合电极。本专利技术利用比表面积大、吸附点位多的单层纳米片结构Fe-Mno2负载在活性炭纤维上，增加了碳的吸附容量及砷与电极的相互作用，使电极具有选择性吸附特性。因此，本方法制备的复合电极具有对砷吸附效率高、选择性好、可重复使用等特点。本专利技术制备复合电极的方法简单可行，解决了现有饮用水微量重金属元素处理技术复杂无选择性的特点，为人民群众的身体健康提供了良好的技术保障，具有良好的应用价值。【具体实施方式】实施例1:活性炭纤维(ACF，厚度为0.5cm，面积为2cm2)先用(0.lmol/L)稀硝酸浸泡6h活化，并用水洗涤干净。然后，将ACF放在片状Fe-MnO2的水溶液中浸泡并不断震荡6h ;再放入冷冻干燥机干燥4h，使活性炭纤维上负载的MnO2水分升华；最后在N2保护下于700°C下活化lh。待管式炉冷却至室温，取出Fe-MnO2ACF并用蒸馏水多次洗涤，于烘箱内烘干，待用。上述Fe-MnO2A溶液的制备方法为，0.lmol/L的四甲基胺(ΤΜΑ-0Η，出厂浓度为25%)和3wt%的双氧水的混合溶液20mL,在15s内，向上述混合溶液中加入IOmL含0.1mol/L锰盐及0.01mol/L铁盐的溶液，震荡12h即得Fe-MnO2溶液。将制得的复合电极两片固定在聚乙烯外壳中并分别外接稳压电源，使两电极间电压为2V，两电极间距为0.lcm，并在两电极间设置聚乙烯网垫防止两电极短路。按每克复合电极能一次性处理60L浓度为IOOppb的含砷饮用水中的标准设置进水量，流速设置为0.2L/min。经检测，本实施例中的含砷饮用水在砷去除后其砷浓度低于lOppb，达到饮用水标准。实施例2:活性炭纤维(ACF，厚度为0.5cm，面积为2cm2)先用(0.lmol/L)稀硝酸浸泡6h活化，并用水洗涤干净。然后，将ACF放在片状Fe-MnO2的水溶液中浸泡并不断震荡6h ;再放入冷冻干燥机干燥4h，使活性炭纤维上负载的MnO2水分升华；最后在N2保护下于700°C下活化lh。待管式炉冷却至室温，取出Fe-MnO2ACF并用蒸馏水多次洗涤，于烘箱内烘干，待用。上述Fe-MnO2水溶液的制备方法为，0.6mol/L的四甲基胺(ΤΜΑ-0Η，25%)和3wt%的双氧水的混合溶液20mL，在15s内，向上述混合溶液中加入IOmL含0.3mol/L锰盐和0.03mol/L铁盐的溶液，震荡12h即得Fe-MnO2溶液。将制得的复合电极两片固定在聚乙烯外壳中并分别外接稳压电源，并使两电极间电压为2V，两电极间距为0.lcm，并在两电极间设置聚乙烯网垫防止两电极短路。按每克复合电极能一次性处理60L浓度为IOOppb的含砷饮用水中的标准设置进本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种基于电吸附去除水体中砷的复合电极制备方法，其特征在于具体为：先将活性炭纤维用稀硝酸或氢氧化钠溶液浸泡1?24h活化，并用水洗涤干净；然后将活化后的活性炭纤维放在片状Fe?MnO2水溶液中浸泡并不断震荡1?24h；再放入冷冻干燥机干燥1?5h，使活性炭纤维上负载的MnO2水分升华；最后在N2保护下于400?700℃稳定1?5h，待冷却至室温，取出Fe?MnO2/ACF，并用蒸馏水多次洗涤，于烘箱内烘干，即可。
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：彭亮，田川，秦普丰，戴春皓，
申请(专利权)人：长沙皓龙环保科技有限公司，
类型：发明
国别省市：
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