專利名稱：用于生產過氧化氫的帶防水膜的乙炔黑陰極及其制作方法
技術領域：
本發(fā)明屬于用電化學方法制備無機化合物領域。本發(fā)明涉及一種用于生產過氧化氫的帶防水膜的乙炔黑陰極及其制作方法。
背景技術：
過氧化氫是一種強氧化劑。過氧化氫與亞鐵離子的混合物被稱為芬頓試劑。在 芬頓體系中，過氧化氫在亞鐵離子的催化下，分解成氫氧根和氧化能力更強的羥基自由基。 羥基自由基可將污水中的有機物直接氧化為二氧化碳、水和無機鹽。在基于芬頓反應的 電-芬頓廢水處理系統(tǒng)中，過氧化氫在陰極的表面上通過溶解氧的還原被連續(xù)地產生，電 化學產生過氧化氫的陰極是系統(tǒng)的關鍵部件。目前，主要由石墨、網狀玻璃炭、活性炭纖維 等材料作催化劑制作用于產生過氧化氫的陰極，但陰極的電催化活性、電流效率和使用壽 命等均有待提高。

發(fā)明內容
本發(fā)明涉及一種用于生產過氧化氫的帶防水膜的乙炔黑陰極及其制作方法。本發(fā) 明的乙炔黑陰極具有結構簡單，制作方便，比現有的石墨、網狀玻璃炭、活性炭纖維等材料 作催化劑制作的陰極電催化活性高3 4倍，電流效率大于95%，使用壽命長，不污染環(huán)境 和更具有價格優(yōu)勢的特點。本發(fā)明制作乙炔黑陰極的工藝過程由制備乙炔黑催化層、制備金屬集流網、把乙 炔黑催化層和金屬集流網壓制成陰極前驅體、第一次煅燒、在經過第一次煅燒的陰極前軀 體的表面上包覆聚四氟乙烯膜和第二次煅燒等6個步驟組成。方法是把乙炔黑在去離子 水中煮沸ι小時，取出后在loo iio°c下烘干，加入無水乙醇(乙炔黑與無水乙醇的質量 比為3/14)，混勻，加入濃度為60%的聚四氟乙烯乳液(乙炔黑與聚四氟乙烯的質量比為 1 1 1 2)，混勻，在60 80°C下不斷攪拌，直至變?yōu)楦酄罨旌衔?，將膏狀混合物壓?厚度約1毫米的乙炔黑催化層。把60 100目的金屬網在丙酮中浸泡2小時，取出后用去 離子水沖洗干凈，晾干后便得到金屬集流網。把一層金屬集流網夾在兩層乙炔黑催化層中 間，在15MPa下將其壓合在一起，便得到陰極前驅體。對陰極前軀體進行第一次煅燒，溫度 300 350°C，時間1小時。把經過第一次煅燒的陰極前軀體放入無水乙醇中浸泡1小時， 取出后再放入60%的聚四氟乙烯乳液中浸泡20分鐘，在陰極前驅體的表面上包覆一層聚 四氟乙烯膜。對包覆聚四氟乙烯膜的陰極前驅體進行第二次煅燒，溫度300 350°C，時間 1小時，便制成了帶有防水膜的乙炔黑陰極。本發(fā)明的有益效果是當將該乙炔黑陰極用于電化學生產過氧化氫時，具有催化 活性高、電流效率高和使用壽命長等優(yōu)點，當將該乙炔黑陰極用于處理難生物降解的有機 廢水時，具有耐污染、能耗低和污染物去除率高等優(yōu)點。


下面結合附圖和實施例對本發(fā)明進一步說明。圖1是乙炔黑陰極的主視圖。圖2是圖1的I—I剖面圖。圖3是本發(fā)明的乙炔黑陰極用于生產過氧化氫的實施例。圖4是本發(fā)明的乙炔黑陰極用于處理有機廢水的實施例。圖中1.電極夾，2.乙炔黑催化層，3.金屬集流網，4.電源，5.電解槽，6.乙炔黑陰 極，7.供氣管，8.氣體擴散器，9.過氧化氫水溶液，10.惰性陽極，11.導線，12.有機廢水， 13.鐵陽極。
具體實施例方式在圖1和圖2中，乙炔黑催化層(2)與金屬集流網(3)緊密接觸構成了乙炔黑陰 極，為了提高乙炔黑陰極的剛度，避免在使用時發(fā)生擺動，將乙炔黑陰極卡在由絕緣材料制 成的電極夾(1)中。在圖3所示的實 施例中，電源(4)、電解槽(5)、乙炔黑陰極(6)、供氣管(7)、氣體 擴散器(8)、惰性陽極(10)和導線(11)構成了生產過氧化氫水溶液(9)的電化學系統(tǒng)。在 通電并給陰極供給空氣時，過氧化氫在乙炔黑陰極上高效率地產生。在圖4所示的實施例中，電源(4)、電解槽(5)、乙炔黑陰極(6)、供氣管(7)、氣體 擴散器(8)、鐵陽極(13)和導線(11)構成了處理難生物降解有機廢水(12)的電化學系統(tǒng)。 在通電并給陰極供給空氣時，難生物降解的有機廢水可被迅速地降解。
權利要求
1.用于生產過氧化氫的帶防水膜的乙炔黑陰極及其制作方法，其特征是該陰極的乙炔 黑催化層(2)由乙炔黑作催化劑制作。
2.根據權利要求1所述的用于生產過氧化氫的帶防水膜的乙炔黑陰極及其制作方法， 其特征是乙炔黑催化層(2)的制作方法是將乙炔黑在去離子水中煮沸1小時，取出后在 100 110°C下烘干，加入無水乙醇(乙炔黑與無水乙醇的質量比為3 14)，混勻，加入濃 度為60%的聚四氟乙烯乳液(乙炔黑與聚四氟乙烯質量之比為1 1 1 2)，混勻，在 60 80°C下攪拌，直至變?yōu)楦酄罨旌衔?，將膏狀混合物壓成厚度約1毫米的乙炔黑催化層。
3.根據權利要求1所述的用于生產過氧化氫的帶防水膜的乙炔黑陰極及其制作方法， 其特征是乙炔黑陰極表面包覆有防水膜。
4.根據權利要求3所述的用于生產過氧化氫的帶防水膜的乙炔黑陰極及其制作方法， 其特征是防水膜的制作方法是先把乙炔黑催化層(2)和金屬集流網(3)壓成陰極前軀體， 對陰極前軀體進行第一次煅燒，溫度300 350°C，時間1小時，然后把經過第一次煅燒的陰 極前軀體放入無水乙醇中浸泡1小時，取出后再放入60%的聚四氟乙烯乳液中浸泡20分 鐘，晾干后再進行第二次煅燒，溫度300 350°C，時間1小時。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種用于生產過氧化氫的帶防水膜的乙炔黑陰極及其制作方法。本發(fā)明制作帶防水膜的乙炔黑陰極的方法由制備乙炔黑催化層、制備金屬集流網、把乙炔黑催化層和金屬集流網壓成陰極前驅體、對陰極前驅體進行第一次煅燒、在經過第一次煅燒的陰極前軀體的表面上包覆聚四氟乙烯膜和第二次煅燒等6個步驟組成。本發(fā)明的帶防水膜的乙炔黑陰極具有結構簡單，制作方便，比現有的石墨、網狀玻璃炭、活性炭纖維等材料作催化劑制作的陰極活性高3～4倍，電流效率大于95％，使用壽命長，不污染環(huán)境和更具有價格優(yōu)勢的特點。
文檔編號C25B11/14GK102002724SQ20101017088
公開日2011年4月6日 申請日期2010年4月23日 優(yōu)先權日2010年4月23日
發(fā)明者王偉, 盛義平 申請人:王偉, 盛義平