一種處理難降解有機(jī)廢水的無(wú)隔膜電-Fenton反應(yīng)器的制造方法
【專(zhuān)利摘要】本發(fā)明公開(kāi)了屬于難降解有機(jī)廢水的電化學(xué)處理【技術(shù)領(lǐng)域】的一種處理難降解有機(jī)廢水的無(wú)隔膜電-Fenton反應(yīng)器。該反應(yīng)器由電解槽、電極插槽、三維多孔陰極板、基于NiO-CoO-CeO修飾的負(fù)載Pt鈦基陽(yáng)極板、多孔曝氣管、電線和穩(wěn)壓穩(wěn)流電源組成；在電解槽兩個(gè)側(cè)壁的下部分別安裝一個(gè)多孔曝氣管；在電解槽上共安裝有4個(gè)電極插槽，每?jī)蓚€(gè)插槽為一對(duì)，分別位于電解槽的正面和對(duì)面壁上，插槽上均勻分布寬度為2mm的卡位，用于插入陰極板和陽(yáng)極板，卡位的間距為10mm；陰極板分布在陽(yáng)極板的兩側(cè)。本發(fā)明的有益效果是，該反應(yīng)器對(duì)含多種難降解有機(jī)化合物廢水處理效率高、成本低、操作簡(jiǎn)單。
【專(zhuān)利說(shuō)明】—種處理難降解有機(jī)廢水的無(wú)隔膜電-Fenton反應(yīng)器
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于難降解有機(jī)廢水的電化學(xué)處理【技術(shù)領(lǐng)域】，具體涉及一種處理難降解有機(jī)廢水的無(wú)隔膜電-Fenton反應(yīng)器。
【背景技術(shù)】
[0002]電-Fenton法通過(guò)產(chǎn)生羥基自由基等強(qiáng)氧化性的活性基團(tuán)來(lái)降解廢水中的有機(jī)污染物，具有無(wú)二次污染、成本低、適用性強(qiáng)、效率高等特點(diǎn)，在處理高濃度、難生化降解廢水方面具有應(yīng)用潛力。為增強(qiáng)難生化降解廢水的電一Fenton法處理效果，提高電解槽單位體積有效反應(yīng)面積、傳質(zhì)效果和電流效率是非常關(guān)鍵的問(wèn)題，因此需要開(kāi)發(fā)新型高效的電-Fenton反應(yīng)器。同時(shí)，將反應(yīng)器的開(kāi)發(fā)和與之相匹配的電極制備相結(jié)合進(jìn)行，使電極的催化效率得到充分發(fā)揮是目前研究的重點(diǎn)之一。因此選擇適合的電極材料和對(duì)其改性，以改善電極的表面催化性能，便成了電化學(xué)工作者研究的新課題。近30年來(lái)，鈦基板電極已發(fā)展成為金屬氧化物電極的主要形式，目前修飾鈦電極所使用的金屬氧化物主要有氧化釕、氧化錳、氧化鉛、氧化鉬、氧化銥、錫銻氧化物等。電催化電極的表面微觀結(jié)構(gòu)和狀態(tài)是影響電催化性能的重要因素，而電極的制備方法直接影響到電極的表面結(jié)構(gòu)，因而選擇合適的電極制備方法是提高電極電催化活性至關(guān)重要的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。目前還缺少將反應(yīng)器的開(kāi)發(fā)和與之相匹配的電極制備相結(jié)合方面的研究。
【發(fā)明內(nèi)容】
[0003]本發(fā)明的目的是提供一種處理難降解有機(jī)廢水的無(wú)隔膜電-Fenton反應(yīng)器。本發(fā)明的具體內(nèi)容如下:
[0004]一種處理難降解有機(jī)廢水的無(wú)隔膜電-Fenton反應(yīng)器由電解槽(I)，電極插槽
(2)，三維多孔陰極板(3)，基于N1-CoO-CeO修飾的負(fù)載Pt鈦基陽(yáng)極板(4)，多孔曝氣管
[5]，電線(6)，穩(wěn)壓穩(wěn)流電源(7);在電解槽(I)兩個(gè)側(cè)壁的下部分別安裝一個(gè)多孔曝氣管
(5),多孔曝氣管(5)的直徑為5mm,在多孔曝氣管(5)上每隔2mm均勻分布直徑為0.5mm的小孔；在電解槽(I)上共安裝有4個(gè)電極插槽(2),每?jī)蓚€(gè)插槽為一對(duì),分別位于電解槽(I)的正面和對(duì)面壁上，插槽上均勻分布寬度為2mm的卡位，用于插入三維多孔陰極板(3)和基于N1-CoO-CeO修飾的負(fù)載Pt鈦基陽(yáng)極板(4),卡位的間距為1mm;三維多孔陰極板(3)分布在基于N1-CoO-CeO修飾的負(fù)載Pt鈦基陽(yáng)極板(4)的兩側(cè)；用電線(6)將三維多孔陰極板(3)和基于N1-CoO-CeO修飾的負(fù)載Pt鈦基陽(yáng)極板(4)與穩(wěn)壓穩(wěn)流電源(9)相連。
[0005]其中，所述三維多孔陰極板由如下方法制備:
[0006](I)取5g乙炔黑加入500mL燒杯中，加入10mL去離子水并煮沸l(wèi)h，除去上層雜質(zhì)并真空抽濾，將抽濾后的乙炔黑放入80°C烘箱中干燥12h，得到物質(zhì)A ;
[0007](2)將物質(zhì)A放入500mL燒杯中，向燒杯中加入10mL濃度為0.3mol/L的HNO3,攪拌6h后放入80°C烘箱中干燥24h，得到物質(zhì)B ；
[0008](3)將長(zhǎng)度為60mm、寬度為40mm、厚度為2mm鎳網(wǎng)放入100mL燒杯中，加入700mL去離子水并煮沸l(wèi)h，取出鎳網(wǎng)用250mL去離子水清洗，將清洗后的鎳網(wǎng)放入500mL燒杯中，加入10mL濃度為0.lmol/L的鹽酸溶液浸泡0.5h，然后取出鎳網(wǎng)用250mL去離子水沖洗，晚干后得到物質(zhì)C ；
[0009](4)將3.5g物質(zhì)B放入500mL燒杯中，然后加入1mL濃度為3.5mol/L的Na2SO4水溶液、7.5mL質(zhì)量百分比濃度為20%的聚氧乙烯-8-辛基苯基醚水溶液、50mL異丙醇、30mL叔丁醇,在100r/min條件下攪拌1min,然后加入5.5mL質(zhì)量百分比濃度為60%的聚四氟乙烯乳液，在lOOr/min條件下攪拌lOmin，得到溶液A，將溶液A放入80°C恒溫水浴鍋中，至溶液呈膏狀，得到膏狀物A ；
[0010](5)將膏狀物A涂抹在物質(zhì)C的一側(cè)得到物質(zhì)D，將物質(zhì)D放于壓片機(jī)上，在壓力為2t條件下保壓lmin,得到物質(zhì)E ；
[0011](6)將50ml濃度為0.5mol/L的AgNO3加入150ml異丙醇中，得到溶液B ；
[0012](7)將 20ml 濃度為 0.5mol/L 的 Ce (NO3)2 溶液和 70ml 濃度為 0.5mol/L 的 MnCl2溶液加入到10ml異丙醇和5ml濃鹽酸中，然后再加入20ml濃度為0.5mol/L的SnCl4溶液，搖勻得到溶液C ;
[0013](8)將0.4g物質(zhì)B放入500mL燒杯中，然后加入5.5mL濃度為3.5mol/L的Na2SO4水溶液、4.5mL質(zhì)量百分比濃度為20%的聚氧乙烯-8-辛基苯基醚水溶液、30mL異丙醇、20mL叔丁醇、5mL溶液B、7mL溶液C，在100r/min條件下攪拌lOmin，然后加入1.5mL質(zhì)量百分比濃度為60%的聚四氟乙烯乳液，在100r/min條件下攪拌lOmin，得到溶液D，將溶液D放入80°C恒溫水浴 鍋中，至溶液呈膏狀，得到膏狀物B ；
[0014](9)將膏狀物B涂抹在物質(zhì)E的另一側(cè)得到物質(zhì)F，將物質(zhì)F放于壓片機(jī)上，在壓力為2t條件下保壓lmin,得到物質(zhì)G ；
[0015](10)將物質(zhì)G放入300°C馬弗爐中煅燒lh，然后放在熱壓機(jī)中，在溫度為350°C，壓力為lot的條件下保壓lmin，冷卻后即可得到用于電-Fenton陰極產(chǎn)生雙氧水的三維多孔陰極板。
[0016]所述基于N1-CoO-CeO修飾的負(fù)載Pt鈦基陽(yáng)極板由如下方法制備:
[0017](I)用240號(hào)氧化鋁耐水砂紙將鈦片表面打磨至出現(xiàn)金屬光澤，然后將其放入培養(yǎng)皿中，倒入50mL丙酮，在40kHz超聲波清洗儀中用洗滌劑溶液清洗除油30min，取出先用自來(lái)水沖洗，再用去離子水沖洗，然后放置在40kHz超聲波清洗儀中用去離子水清洗15min ；
[0018](2)將步驟(1)得到的鈦片放置在10%的草酸溶液中刻蝕2h，然后取出先用自來(lái)水沖洗，再用去離子水沖洗后放置在40kHz超聲波儀器中用去離子水清洗15min，晾干后保存在無(wú)水乙醇中備用；
[0019](3)利用輝光放電對(duì)步驟(2)得到的鈦片表面進(jìn)行預(yù)處理lOmin，然后在MS56A型高真空多靶磁控濺射機(jī)上完成磁控濺射鍍鉬得到物質(zhì)A，其中陰極靶材為鉬片，鈦片作為陽(yáng)極基片，操作模式為射頻濺射，真空度為8.0X10_2Pa，功率為100W，氬氣壓力為Ipa ；
[0020](4)將正丁醇、異丙醇、異丁醇、無(wú)水乙醇按等體積比例混合，得到溶液AjfNi (NO3)2.6H20溶于水中制成濃度為0.5mol/L的溶液并加入5滴硝酸以防水解，得到溶液B ；將Co (NO3)2溶于水中制成濃度為0.5mol/L的溶液，加入5滴硝酸以防水解，得到溶液C ;將Ce(NO3)2溶于水中制成濃度為0.5mol/L的溶液，加入5滴硝酸以防水解，得到溶液D ;[0021](5)將溶液B、溶液C、溶液D按體積比10: 10:1混合，得到溶液El，將溶液El與溶液A等體積比混合，搖勻后分成等量4份，得到溶液F1-1、溶液F1-2、溶液F1-3、溶液F1-4 ；
[0022](6)將溶液B、溶液C、溶液D按體積比5: 5:1混合，得到溶液E2，將溶液E2與溶液A等體積比混合，搖勻后分成等量2份，得到溶液F2-1、溶液F2-2 ；
[0023](7)將溶液B、溶液C、溶液D按體積比1:1:1混合，得到溶液E3，將溶液E3與溶液A等體積比混合，搖勻后分成等量3份，得到溶液F3-1、溶液F3-2、溶液F3-3 ；
[0024](8)將溶液B、溶液C、溶液D按體積比1:1: 5混合，得到溶液E4，將溶液E4與溶液A等體積比混合，搖勻后分成等量2份，得到溶液F4-1、溶液F4-2 ；
[0025](9)將溶液B、溶液C、溶液D按體積比1:1: 10混合，得到溶液E5，將溶液E5與溶液A等體積比混合，搖勻后分成等量4份，得到溶液F5-1、溶液F5-2、溶液F5-3、溶液F5-4 ；
[0026](10)將步驟(3)得到的物質(zhì)A浸入到溶液Fl-1中，并在磁力攪拌器作用下均勻浸潰，3h后取出晾干，然后在100°C條件下干燥10h，得到物質(zhì)BI ；
[0027](11)將物質(zhì)BI浸入到溶液F1-2中，并在磁力攪拌器作用下均勻浸潰，3h后取出晾干，然后在100°C條件下干燥10h，將干燥后的物質(zhì)置于馬弗爐中在600°C條件下焙燒4h，得到物質(zhì)B2 ；
[0028](12)將物質(zhì)B2浸入到溶液F1-3中，并在磁力攪拌器作用下均勻浸潰，3h后取出晾干，然后在100°c條件下干燥10h，得到物質(zhì)B3 ；
[0029](13)將物質(zhì)B3浸入到溶液F1-4中，并在磁力攪拌器作用下均勻浸潰，3h后取出晾干，然后在100°c條件下干燥10h，將干燥后的物質(zhì)置于馬弗爐中在600°C條件下焙燒4h，得到物質(zhì)B4 ；
[0030](14)將物質(zhì)B4浸入到溶液F2-1中，并在磁力攪拌器作用下均勻浸潰，3h后取出晾干，然后在100°c條件下干燥10h，得到物質(zhì)Cl ；
[0031](15)將物質(zhì)Cl浸入到溶液F2-2中，在磁力攪拌器作用下均勻浸潰3h后取出晾干，在100°c條件下干燥10h，將干燥后的物質(zhì)置于馬弗爐中在600°C條件下焙燒4h，得到物質(zhì)C2 ；
[0032](16)將物質(zhì)C2浸入到溶液F3-1中，并在磁力攪拌器作用下均勻浸潰，3h后取出晾干，然后在100°c條件下干燥10h，得到物質(zhì)Dl ；
[0033](17)將物質(zhì)Dl浸入到溶液F3-2中，并在磁力攪拌器作用下均勻浸潰，3h后取出晾干，然后在100°c條件下干燥10h，得到物質(zhì)D2 ；
[0034](18)將物質(zhì)D2浸入到溶液F3-3中，在磁力攪拌器作用下均勻浸潰3h后取出晾干，在100°c條件下干燥10h，將干燥后的物質(zhì)置于馬弗爐中在600°C條件下焙燒4h，得到物質(zhì)D3 ；
[0035](19)將物質(zhì)D3浸入到溶液F4-1中，并在磁力攪拌器作用下均勻浸潰，3h后取出晾干，然后在100°c條件下干燥10h，得到物質(zhì)El ；
[0036](20)將物質(zhì)El浸入到溶液F4-2中，并在磁力攪拌器作用下均勻浸潰，3h后取出晾干，然后在100°c條件下干燥10h，將干燥后的物質(zhì)置于馬弗爐中在600°C條件下焙燒4h，得到物質(zhì)E2 ；[0037](21)將物質(zhì)E2浸入到溶液F5-1中，并在磁力攪拌器作用下均勻浸潰，3h后取出晾干，然后在100°C條件下干燥10h，得到物質(zhì)Fl ；
[0038](22)將物質(zhì)Fl浸入到溶液F5-2中，并在磁力攪拌器作用下均勻浸潰，3h后取出晾干，然后在100°c條件下干燥10h，將干燥后的物質(zhì)置于馬弗爐中在600°C條件下焙燒4h，得到物質(zhì)F2 ；
[0039](23)將物質(zhì)F2浸入到溶液F5-3中，并在磁力攪拌器作用下均勻浸潰，3h后取出晾干，然后在100°c條件下干燥10h，得到物質(zhì)F3 ；
[0040](24)將物質(zhì)F3浸入到溶液F5-4中，并在磁力攪拌器作用下均勻浸潰，3h后取出晾干，然后在100°c條件下干燥10h，將干燥后的物質(zhì)置于馬弗爐中在600°C條件下焙燒4h，得到的物質(zhì)即為基于N1-CoO-CeO修飾的負(fù)載Pt鈦基陽(yáng)極板。
[0041]本發(fā)明的有益效果是，該無(wú)隔膜電-Fenton反應(yīng)器對(duì)含多種難降解有機(jī)化合物廢水處理效率高、成本低、操作簡(jiǎn)單。
【專(zhuān)利附圖】
【附圖說(shuō)明】
[0042]附圖1是一種處理難降解有機(jī)廢水的無(wú)隔膜電-Fenton反應(yīng)器的透視圖。附圖1中，I為電解槽，2為電極插槽，3為三維多孔陰極板，4為基于N1-CoO-CeO修飾的負(fù)載Pt鈦基陽(yáng)極板，5為多孔曝氣管，6為電線，7為穩(wěn)壓穩(wěn)流電源。
【具體實(shí)施方式】 [0043]實(shí)施例
[0044](I) 一種處理難降解有機(jī)廢水的無(wú)隔膜電-Fenton反應(yīng)器的制備過(guò)程如下:
[0045]電解槽的長(zhǎng)為60mm,寬為50mm,高為120mm。在電解槽兩個(gè)側(cè)壁的下部分別安裝一個(gè)直徑為5mm的多孔曝氣管，多孔曝氣管距電解槽底部的距離為15mm，在多孔曝氣管上每隔2mm均勻分布直徑為0.5mm的小孔；共有4個(gè)電極插槽,每?jī)蓚€(gè)插槽為一對(duì),分別位于電解槽的正面和對(duì)面壁上，下面的插槽距電解槽底部的距離為35mm，上面的插槽距電解槽底部的距離為85mm,每個(gè)插槽上均勻分布寬度為2mm的卡位,卡位的間距為1mm,用于插入長(zhǎng)度為60mm、寬度為40mm、厚度為2mm的三維多孔陰極板和基于N1-CoO-CeO修飾的負(fù)載Pt鈦基陽(yáng)極板。三維多孔陰極板分布在基于N1-CoO-CeO修飾的負(fù)載Pt鈦基陽(yáng)極板的兩側(cè)，用電線將三維多孔陰極板和基于N1-CoO-CeO修飾的負(fù)載Pt鈦基陽(yáng)極板與穩(wěn)壓穩(wěn)流電源相連。
[0046](2)三維多孔陰極板由如下方法制備:
[0047]取5g乙炔黑加入500mL燒杯中，加入10mL去離子水并煮沸l(wèi)h，除去上層雜質(zhì)并真空抽濾，將抽濾后的乙炔黑放入80°C烘箱中干燥12h，得到物質(zhì)A ;將物質(zhì)A放入500mL燒杯中，向燒杯中加入10mL濃度為0.3mol/L的HNO3，攪拌6h后放入80°C烘箱中干燥24h，得到物質(zhì)B ；
[0048]將長(zhǎng)度為60mm、寬度為40mm、厚度為2mm的鎳網(wǎng)放入100mL燒杯中，加入7OOmL去離子水并煮沸l(wèi)h，取出鎳網(wǎng)用250mL去離子水清洗，將清洗后的鎳網(wǎng)放入500mL燒杯中，加入10mL濃度為0.lmol/L的鹽酸溶液浸泡0.5h，然后取出鎳網(wǎng)用250mL去離子水沖洗，晚干后得到物質(zhì)C ；[0049]將3.5g物質(zhì)B放入500mL燒杯中，然后加入1mL濃度為3.5mol/L的Na2SO4水溶液、7.5mL質(zhì)量百分比濃度為20%的聚氧乙烯-8-辛基苯基醚水溶液、50mL異丙醇、30mL叔丁醇，在100r/min條件下攪拌1min,然后加入5.5mL質(zhì)量百分比濃度為60%的聚四氟乙烯乳液，在100r/min條件下攪拌lOmin，得到溶液A，將溶液A放入80°C恒溫水浴鍋中，至溶液呈膏狀，得到膏狀物A ；
[0050]將膏狀物A涂抹在物質(zhì)C的一側(cè)得到物質(zhì)D，將物質(zhì)D放于壓片機(jī)上，在壓力為2t條件下保壓lmin,得到物質(zhì)E ；
[0051]將50ml濃度為0.5mol/L的AgNO3加入150ml異丙醇中，得到溶液B ;將20ml濃度為0.5mol/L的Ce (NO3)2溶液和70ml濃度為0.5mol/L的MnCl2溶液加入到10ml異丙醇和5ml濃鹽酸中，然后再加入20ml濃度為0.5mol/L的SnCl4溶液，搖勻得到溶液C ；
[0052]將0.4g物質(zhì)B放入500mL燒杯中，然后加入5.5mL濃度為3.5mol/L的Na2SO4水溶液、4.5mL質(zhì)量百分比濃度為20%的聚氧乙烯-8-辛基苯基醚水溶液、30mL異丙醇、20mL叔丁醇、5mL溶液B、7mL溶液C,在100r/min條件下攪拌1min,然后加入1.5mL質(zhì)量百分比濃度為60%的聚四氟乙烯乳液，在100r/min條件下攪拌lOmin，得到溶液D，將溶液D放入80°C恒溫水浴鍋中，至溶液呈膏狀，得到膏狀物B ；
[0053]將膏狀物B涂抹在物質(zhì)E的另一側(cè)得到物質(zhì)F，將物質(zhì)F放于壓片機(jī)上，在壓力為2t條件下保壓lmin,得到物質(zhì)G ；
[0054]將物質(zhì)G放入300 °C馬弗爐中煅燒Ih，然后放在熱壓機(jī)中，在溫度為350°C，壓力為1t的條件下保壓lmin，冷卻后即可得到用于電-Fenton陰極產(chǎn)生雙氧水的三維多孔陰極板。
[0055](3)基于N1-CoO-CeO修飾的負(fù)載Pt鈦基陽(yáng)極板由如下過(guò)程制備:
[0056]將長(zhǎng)度為60mm、寬度為40mm、厚度為2mm的鈦片用240號(hào)氧化招耐水砂紙打磨至表面出現(xiàn)金屬光澤，然后將其放入培養(yǎng)皿中，倒入50mL丙酮，在40kHz超聲波清洗儀中用洗滌劑溶液清洗除油30min，然后取出先用500mL自來(lái)水沖洗，再用10mL去離子水沖洗，再放置在40kHz超聲波清洗儀中用去離子水清洗15min ;然后將清洗后的鈦片放置在10mL質(zhì)量濃度為10%的草酸溶液中刻蝕2h，取出先用500mL自來(lái)水沖洗，再用10mL去離子水沖洗，再放置在40kHz超聲波儀器中用去離子水清洗15min，晾干后保存在無(wú)水乙醇中備用；
[0057]取出保存在無(wú)水乙醇中的鈦片，利用輝光放電對(duì)其表面進(jìn)行預(yù)處理lOmin，然后在MS56A型高真空多靶磁控濺射機(jī)上完成磁控濺射鍍鉬得到物質(zhì)A，其中陰極靶材為鉬片，鈦片作為陽(yáng)極基片，操作模式為射頻濺射，真空度為8.0X10_2Pa，功率為100W，氬氣壓力為Ipa ；
[0058]將150mL正丁醇、150mL異丙醇、150mL異丁醇和150mL無(wú)水乙醇混合均勻，得到600mL溶液A ;將29.1克Ni (NO3) 2.6H20溶于200mL水中制成濃度為0.5mol/L的溶液，加入5滴硝酸以防水解，得到溶液B ;將40.4克Co(NO3)2溶于200mL水中制成濃度為0.5mol/L的溶液，加入5滴硝酸以防水解，得到溶液C:將52.8克Ce (NO3) 2溶于200mL水中制成濃度為0.5mol/L的溶液，加入5滴硝酸以防水解，得到溶液D ；
[0059]將50mL溶液B、50mL溶液C、5mL溶液D混合，得到105mL溶液ElJf 105mL溶溶液El與105mL溶溶液A比混合，搖勻后分成等量4份，得到52.5mL溶液Fl-1、52.5mL溶液Fl-2、52.5mL 溶液 Fl_3、52.5mL 溶液 Fl-4 ；[0060]將25mL溶液B、25mL溶液C、5mL溶液D混合，得到55mL溶液E2，將55mL溶液E2與55mL溶液A混合，搖勻后分成等量2份，得到55mL溶液F2_l、55mL溶液F2-2 ；
[0061]將25mL溶液B、25mL溶液C、25mL溶液D混合，得到75mL溶液E3，將75mL溶液E3與75mL溶液A混合，搖勻后分成等量3份，得到50mL溶液F3_l、50mL溶液F3_2、50mL溶液F3-3 ；
[0062]將1mL溶液B、10mL溶液C、50mL溶液D混合，得到70mL溶液E4，將70mL溶液E4與70mL溶液A混合，搖勻后分成等量2份，得到70mL溶液F4_l、70mL溶液F4-2 ；
[0063]將1mL溶液B、10mL溶液C、10mL溶液D混合，得到120mL溶液E5，將120mL溶液E5與120mL溶液A混合，搖勻后分成等量4份，得到60mL溶液F5_l、60mL溶液F5_2、60mL溶液 F5-3、60mL 溶液 F5-4 ；
[0064]將物質(zhì)A浸入到52.5mL溶液Fl-1中，并在磁力攪拌器作用下均勻浸潰，3h后取出晾干，然后在100°C條件下干燥10h，得到物質(zhì)BI ；
[0065]將BI浸入到52.5mL溶液F1-2中，并在磁力攪拌器作用下均勻浸潰，3h后取出晾干，然后在100°c條件下干燥10h，將干燥后的物質(zhì)置于馬弗爐中在600°C條件下焙燒4h，得到物質(zhì)B2 ；
[0066]將B2浸入2到52.5mL溶液Fl_3中，并在磁力攪拌器作用下均勻浸潰,3h后取出晾干，然后在100°c條件下干燥10h，得到物質(zhì)B3 ；
[0067]將B3浸入3到 52.5mL溶液Fl_4中，并在磁力攪拌器作用下均勻浸潰，3h后取出晾干，然后在100°c條件下干燥10h，將干燥后的物質(zhì)置于馬弗爐中在600°C條件下焙燒4h，得到物質(zhì)B4 ；
[0068]將B4浸入到55mL溶液F2-1中，并在磁力攪拌器作用下均勻浸潰，3h后取出晾干，然后在100°c條件下干燥10h，得到物質(zhì)Cl ；
[0069]將Cl浸入到55mL溶液F2_2中，并在磁力攪拌器作用下均勻浸潰，3h后取出晾干，然后在100°C條件下干燥10h，將干燥后的物質(zhì)置于馬弗爐中在600°C條件下焙燒4h，得到物質(zhì)C2 ；
[0070]將C2浸入到50mL溶液F3_l中，并在磁力攪拌器作用下均勻浸潰，3h后取出晾干，然后在100°c條件下干燥10h，得到物質(zhì)Dl ；
[0071 ] 將Dl浸入到50mL溶液F3_2中，并在磁力攪拌器作用下均勻浸潰，3h后取出晾干，然后在100°c條件下干燥10h，得到物質(zhì)D2 ；
[0072]將D2浸入到50mL溶液F3_3中，并在磁力攪拌器作用下均勻浸潰，3h后取出晾干，然后在100°C條件下干燥10h，將干燥后的物質(zhì)置于馬弗爐中在600°C條件下焙燒4h，得到物質(zhì)D3 ；
[0073]將物質(zhì)D3浸入到70mL溶液F4_l中，并在磁力攪拌器作用下均勻浸潰，3h后取出晾干，然后在100°C條件下干燥10h，得到物質(zhì)El ；
[0074]將物質(zhì)El浸入到70mL溶液F4-2中，并在磁力攪拌器作用下均勻浸潰，3h后取出晾干，然后在100°c條件下干燥10h，將干燥后的物質(zhì)置于馬弗爐中在600°C條件下焙燒4h，得到物質(zhì)E2 ；
[0075]將E2浸入到60mL溶液F5_l中，并在磁力攪拌器作用下均勻浸潰，3h后取出晾干，然后在100°c條件下干燥10h，得到物質(zhì)Fl ；[0076]將Fl浸入到60mL溶液F5-2中，在磁力攪拌器作用下均勻浸潰，3h后取出晾干后在100°C條件下干燥10h，將干燥后的物質(zhì)置于馬弗爐中在600°C條件下焙燒4h，得到物質(zhì)F2 ；
[0077]將F2浸入到60mL溶液F5_3中，并在磁力攪拌器作用下均勻浸潰，3h后取出晾干，然后在100°c條件下干燥10h，得到物質(zhì)F3 ；
[0078]將F3浸入到60mL溶液F5_4中，并在磁力攪拌器作用下均勻浸潰，3h后取出晾干，然后在100°C條件下干燥10h，將干燥后的物質(zhì)置于馬弗爐中在600°C條件下焙燒4h，得到的物質(zhì)即為基于N1-CoO-CeO修飾的負(fù)載Pt鈦基陽(yáng)極板。
[0079](4)降解實(shí)驗(yàn)
[0080]運(yùn)用本發(fā)明得到的無(wú)隔膜電-Fenton反應(yīng)器對(duì)含多種難降解有機(jī)化合物廢水進(jìn)行了降解試驗(yàn)，結(jié)果表明該無(wú)隔膜電-Fenton反應(yīng)器能夠高效去除廢水中的多種難降解有機(jī)化合物，當(dāng)進(jìn)水C OD為346mg/L時(shí)，處理后出水中的COD降低到37mg/L。
【權(quán)利要求】
1.一種處理難降解有機(jī)廢水的無(wú)隔膜電-Fenton反應(yīng)器，其特征在于，該反應(yīng)器由該反應(yīng)器由電解槽、電極插槽、三維多孔陰極板、基于N1-CoO-CeO修飾的負(fù)載Pt鈦基陽(yáng)極板、多孔曝氣管、電線和穩(wěn)壓穩(wěn)流電源組成；在電解槽兩個(gè)側(cè)壁的下部分別安裝一個(gè)多孔曝氣管，多孔曝氣管的直徑為5mm，在多孔曝氣管上每隔2mm均勻分布直徑為0.5mm的小孔；在電解槽上共安裝有4個(gè)電極插槽，每?jī)蓚€(gè)插槽為一對(duì)，分別位于電解槽的正面和對(duì)面壁上，插槽上均勻分布寬度為2mm的卡位,用于插入三維多孔陰極板和基于N1-CoO-CeO修飾的負(fù)載Pt鈦基陽(yáng)極板，卡位的間距為1mm ;三維多孔陰極板分布在基于N1-CoO-CeO修飾的負(fù)載Pt鈦基陽(yáng)極板的兩側(cè)；用電線將三維多孔陰極板和基于N1-CoO-CeO修飾的負(fù)載Pt鈦基陽(yáng)極板與穩(wěn)壓穩(wěn)流電源相連；其中，三維多孔陰極板由如下方法制備: (1)取5g乙炔黑加入500mL燒杯中，加入10mL去離子水并煮沸l(wèi)h，除去上層雜質(zhì)并真空抽濾，將抽濾后的乙炔黑放入80°C烘箱中干燥12h，得到物質(zhì)A ； (2)將物質(zhì)A放入500mL燒杯中，向燒杯中加入10mL濃度為0.3mol/L的HNO3,攪拌6h后放入80°C烘箱中干燥24h，得到物質(zhì)B ； (3)將將長(zhǎng)度為60mm、寬度為40mm、厚度為2mm鎳網(wǎng)放入100mL燒杯中，加入700mL去離子水并煮沸l(wèi)h，取出鎳網(wǎng)用250mL去離子水清洗，將清洗后的鎳網(wǎng)放入500mL燒杯中，加入10mL濃度為0.lmol/L的鹽酸溶液浸泡0.5h，然后取出鎳網(wǎng)用250mL去離子水沖洗，晾干后得到物質(zhì)C ； (4)將3.5g物質(zhì)B放入500mL燒杯中，然后加入1mL濃度為3.5mol/L的Na2SO4水溶液、7.5mL質(zhì)量百分比濃度為20%的聚氧乙烯-8-辛基苯基醚水溶液、50mL異丙醇、30mL叔丁醇，在100r/min條件下攪拌1min,然后加入5.5mL質(zhì)量百分比濃度為60%的聚四氟乙烯乳液，在100r/min條件下攪拌lOmin，得到溶液A，將溶液A放入80°C恒溫水浴鍋中，至溶液呈膏狀，得到膏狀 物A ； (5)將膏狀物A涂抹在物質(zhì)C的一側(cè)得到物質(zhì)D，將物質(zhì)D放于壓片機(jī)上，在壓力為2t條件下保壓lmin,得到物質(zhì)E ； (6)將50ml濃度為0.5mol/L的AgNO3加入150ml異丙醇中，得到溶液B ； (7)將20ml濃度為0.5mol/L的Ce (NO3)2溶液和70ml濃度為0.5mol/L的MnCl2溶液加入到10ml異丙醇和5ml濃鹽酸中，然后再加入20ml濃度為0.5mol/L的SnCl4溶液，搖勻得到溶液C ； (8)將0.4g物質(zhì)B放入500mL燒杯中，然后加入5.5mL濃度為3.5mol/L的Na2SO4水溶液、4.5mL質(zhì)量百分比濃度為20%的聚氧乙烯-8-辛基苯基醚水溶液、30mL異丙醇、20mL叔丁醇、5mL溶液B、7mL溶液C,在100r/min條件下攪拌1min,然后加入1.5mL質(zhì)量百分比濃度為60%的聚四氟乙烯乳液，在100r/min條件下攪拌lOmin，得到溶液D，將溶液D放入80°C恒溫水浴鍋中，至溶液呈膏狀，得到膏狀物B ； (9)將膏狀物B涂抹在物質(zhì)E的另一側(cè)得到物質(zhì)F，將物質(zhì)F放于壓片機(jī)上，在壓力為2t條件下保壓lmin,得到物質(zhì)G ； (10)將物質(zhì)G放入300°C馬弗爐中煅燒lh，然后放在熱壓機(jī)中，在溫度為350°C，壓力為1t的條件下保壓lmin，冷卻后即可得到用于電-Fenton陰極產(chǎn)生雙氧水的三維多孔陰極板。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述一種處理難降解有機(jī)廢水的無(wú)隔膜電-Fenton反應(yīng)器，其特征在于，該裝置中的基于N1-CoO-CeO修飾的負(fù)載Pt鈦基陽(yáng)極板由如下方法制備: (1)用240號(hào)氧化鋁耐水砂紙將鈦片表面打磨至出現(xiàn)金屬光澤，然后將其放入培養(yǎng)皿中，倒入50mL丙酮，在40kHz超聲波清洗儀中用洗滌劑溶液清洗除油30min，取出先用自來(lái)水沖洗，再用去離子水沖洗，然后放置在40kHz超聲波清洗儀中用去離子水清洗15min ； (2)將步驟(1)得到的鈦片放置在10%的草酸溶液中刻蝕2h，然后取出先用自來(lái)水沖洗，再用去離子水沖洗后放置在40kHz超聲波儀器中用去離子水清洗15min，晾干后保存在無(wú)水乙醇中備用； (3)利用輝光放電對(duì)步驟(2)得到的鈦片表面進(jìn)行預(yù)處理lOmin，然后在MS56A型高真空多靶磁控濺射機(jī)上完成磁控濺射鍍鉬得到物質(zhì)A，其中陰極靶材為鉬片，鈦片作為陽(yáng)極基片，操作模式為射頻濺射，真空度為8.0X10_2Pa，功率為100W，氬氣壓力為Ipa ； (4)將正丁醇、異丙醇、異丁醇、無(wú)水乙醇按等體積比例混合，得到溶液AjfNi (NO3)2.6H20溶于水中制成濃度為0.5mol/L的溶液并加入5滴硝酸以防水解，得到溶液B ；將Co (NO3)2溶于水中制成濃度為0.5mol/L的溶液，加入5滴硝酸以防水解，得到溶液C ;將Ce(NO3)2溶于水中制成濃度為0.5mol/L的溶液，加入5滴硝酸以防水解，得到溶液D ; (5)將溶液B、溶液C、溶液D按體積比10: 10: I混合，得到溶液E1，將溶液El與溶液A等體積比混合，搖勻后分成等量4份，得到溶液Fl-1、溶液F1-2、溶液F1-3、溶液F1-4 ； (6)將溶液B、溶液C、溶液D按體積比5: 5: I混合，得到溶液E2，將溶液E2與溶液A等體積比混合，搖勻后分成等量2份，得到溶液F2-1、溶液F2-2 ； (7)將溶液B、溶液C、溶液D按體積比1:1:1混合，得到溶液E3，將溶液E3與溶液A等體積比混合，搖勻后分成等量3份，得到溶液F3-1、溶液F3-2、溶液F3-3 ； (8)將溶液B、溶液C、溶液D按體積比1:1: 5混合，得到溶液E4，將溶液E4與溶液A等體積比混合，搖勻后分成等量2份，得到溶液F4-1、溶液F4-2 ； (9)將溶液B、溶液C、溶液D按體積比1:1: 10混合，得到溶液E5，將溶液E5與溶液A等體積比混合，搖勻后分成等量4份，得到溶液F5-1、溶液F5-2、溶液F5-3、溶液F5-4 ； (10)將步驟(3)得到的物質(zhì)A浸入到溶液Fl-1中，并在磁力攪拌器作用下均勻浸潰，3h后取出晾干，然后在100°C條件下干燥10h，得到物質(zhì)BI ； (11)將物質(zhì)BI浸入到溶液F1-2中，并在磁力攪拌器作用下均勻浸潰，3h后取出晾干，然后在100°C條件下干燥10h，將干燥后的物質(zhì)置于馬弗爐中在600°C條件下焙燒4h，得到物質(zhì)B2 ； (12)將物質(zhì)B2浸入到溶液F1-3中，并在磁力攪拌器作用下均勻浸潰，3h后取出晾干，然后在100°C條件下干燥10h，得到物質(zhì)B3 ； (13)將物質(zhì)B3浸入到溶液F1-4中，并在磁力攪拌器作用下均勻浸潰，3h后取出晾干，然后在100°C條件下干燥10h，將干燥后的物質(zhì)置于馬弗爐中在600°C條件下焙燒4h，得到物質(zhì)B4 ； (14)將物質(zhì)B4浸入到溶液F2-1中，并在磁力攪拌器作用下均勻浸潰，3h后取出晾干，然后在100°C條件下干燥10h，得到物質(zhì)Cl ； (15)將物質(zhì)Cl浸入到溶液F2-2中，在磁力攪拌器作用下均勻浸潰3h后取出晾干，在100°C條件下干燥10h，將干燥后的物質(zhì)置于馬弗爐中在600°C條件下焙燒4h，得到物質(zhì)C2 ；(16)將物質(zhì)C2浸入到溶液F3-1中，并在磁力攪拌器作用下均勻浸潰，3h后取出晾干，然后在100°C條件下干燥10h，得到物質(zhì)Dl ； (17)將物質(zhì)Dl浸入到溶液F3-2中，并在磁力攪拌器作用下均勻浸潰，3h后取出晾干，然后在100°C條件下干燥10h，得到物質(zhì)D2 ； (18)將物質(zhì)D2浸入到溶液F3-3中，在磁力攪拌器作用下均勻浸潰3h后取出晾干，在100°C條件下干燥10h，將干燥后的物質(zhì)置于馬弗爐中在600°C條件下焙燒4h，得到物質(zhì)D3 ； (19)將物質(zhì)D3浸入到溶液F4-1中，并在磁力攪拌器作用下均勻浸潰，3h后取出晾干，然后在100°C條件下干燥10h，得到物質(zhì)El ； (20)將物質(zhì)El浸入到溶液F4-2中，并在磁力攪拌器作用下均勻浸潰，3h后取出晾干，然后在100°C條件下干燥10h，將干燥后的物質(zhì)置于馬弗爐中在600°C條件下焙燒4h，得到物質(zhì)E2 ； (21)將物質(zhì)E2浸入到溶液F5-1中，并在磁力攪拌器作用下均勻浸潰，3h后取出晾干，然后在100°C條件下干燥10h，得到物質(zhì)Fl ； (22)將物質(zhì)Fl浸入到溶液F5-2中，并在磁力攪拌器作用下均勻浸潰，3h后取出晾干，然后在100°C條件下干燥10h，將干燥后的物質(zhì)置于馬弗爐中在600°C條件下焙燒4h，得到物質(zhì)F2 ； (23)將物質(zhì)F2浸入到溶液F5-3中，并在磁力攪拌器作用下均勻浸潰，3h后取出晾干，然后在100°C條件下干燥 10h，得到物質(zhì)F3 ； (24)將物質(zhì)F3浸入到溶液F5-4中，并在磁力攪拌器作用下均勻浸潰，3h后取出晾干，然后在100°C條件下干燥10h，將干燥后的物質(zhì)置于馬弗爐中在600°C條件下焙燒4h，得到的物質(zhì)即為基于N1-CoO-CeO修飾的負(fù)載Pt鈦基陽(yáng)極板。
【文檔編號(hào)】C02F1/467GK104030415SQ201410281314
【公開(kāi)日】2014年9月10日 申請(qǐng)日期:2014年6月23日 優(yōu)先權(quán)日:2014年6月23日
【發(fā)明者】丁愛(ài)中, 謝恩, 豆俊峰, 鄭蕾, 許新宜 申請(qǐng)人:北京師范大學(xué)