[發(fā)明專(zhuān)利]一種采用聚苯胺/凹凸棒土紙電極去除水中鉛離子的電化學(xué)處理方法

無(wú)效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201410319905.5
• 申請(qǐng)日: 2014-07-07
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN104085964A
• 公開(kāi)（公告）日: 2014-10-08
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 黎珊;孔泳;魏永;陶永新;秦勇;周榮華;張煒
• 申請(qǐng)（專(zhuān)利權(quán)）人: 常州大學(xué)
• 主分類(lèi)號(hào): C02F1/469
• 分類(lèi)號(hào): C02F1/469;C02F1/62
• 代理公司: 常州市維益專(zhuān)利事務(wù)所 32211
• 代理人: 王凌霄

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于水污染處理領(lǐng)域，涉及一種采用聚苯胺/凹凸棒土紙電極去除水中鉛離子的電化學(xué)處理方法。

背景技術(shù)

水體中的鉛是環(huán)境的高危污染物之一。鉛廣泛應(yīng)用于電池制造、金屬加工、石油精煉、印刷電子、礦物冶煉等行業(yè)中。因此，從這些過(guò)程排出的廢水也不同程度的對(duì)環(huán)境和公眾健康造成了不利的影響。鉛及其化合物能通過(guò)食物鏈進(jìn)入人體器官，對(duì)骨骼、心臟、腸道、腎臟、再生系統(tǒng)和神經(jīng)系統(tǒng)產(chǎn)生毒性效應(yīng)。鉛尤其對(duì)兒童的毒性很大，因?yàn)殂U會(huì)干擾兒童神經(jīng)系統(tǒng)的發(fā)展。我國(guó)《污水綜合排放標(biāo)準(zhǔn)》(GB8978-1996)嚴(yán)格限制廢水中總鉛的最高允許排放濃度為1.0mg/L。因此，如何有效地去除水中鉛離子是關(guān)系到環(huán)境和人類(lèi)健康的重要課題。

目前，國(guó)內(nèi)外去除鉛污染的方法主要有化學(xué)沉淀、反滲透、離子交換、溶劑萃取、液膜傳遞和吸附。但這些技術(shù)由于存在方法復(fù)雜、成本較高或二次污染等問(wèn)題，限制了其在實(shí)際生產(chǎn)中的應(yīng)用。而電化學(xué)處理技術(shù)是近年來(lái)新發(fā)展起來(lái)的一種新型技術(shù)，可用于去除水溶液中的溶解性無(wú)機(jī)污染物，如金屬離子、陰離子等。中國(guó)專(zhuān)利CN102267745A報(bào)道了一種采用聚苯胺電極去除水中氟離子的電化學(xué)處理方法，該發(fā)明以聚苯胺膜電極為陽(yáng)極，在一定電壓下，對(duì)氟離子有特異吸附效果。中國(guó)專(zhuān)利CN102923825A提供了一種采用聚間苯二胺作為電極吸附材料的新方法，用以吸附溶液中的重金屬離子，如Cu²⁺和Pb²⁺，其最大吸附容量為876mg·g^-1，總?cè)コ蕿?1％。以上兩篇專(zhuān)利都是采用導(dǎo)電聚合物作為電吸附材料，導(dǎo)電聚合物具有易于合成、環(huán)境穩(wěn)定性好、導(dǎo)電性能好、綠色環(huán)保等特點(diǎn)，但其價(jià)格較高，比表面積較小，用于電吸附過(guò)程時(shí)，主要以化學(xué)吸附為主(包括螯合作用和靜電吸附作用)，而物理吸附很少，其吸附效果受到限制。因此，為了盡可能降低材料的成本，進(jìn)一步提高材料的吸附性能，制備聚苯胺/凹凸棒土復(fù)合物作為電吸附材料，既能充分利用凹土較大的比表面積及其表面的負(fù)電荷，又能利用聚苯胺的高效吸附能力，在去除鉛離子中具有潛在的應(yīng)用前景。另外，利用聚苯胺/凹凸棒土復(fù)合物作為電吸附材料用于去除水中鉛離子的方法尚未見(jiàn)報(bào)道。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明要解決的技術(shù)問(wèn)題是：基于上述問(wèn)題，本發(fā)明提供一種采用聚苯胺/凹凸棒土紙電極去除水中鉛離子的電化學(xué)處理方法。

本發(fā)明解決其技術(shù)問(wèn)題所采用的一個(gè)技術(shù)方案是：一種采用聚苯胺/凹凸棒土紙電極去除水中鉛離子的電化學(xué)處理方法，包括以下步驟：

a、制備聚苯胺/凹凸棒土復(fù)合材料：將凹凸棒土和苯胺溶解于雙蒸水中，混合攪拌20～60min，邊攪拌邊向混合液中滴入引發(fā)劑溶液，在冰水浴中反應(yīng)3～5h，第二次滴入同樣量的引發(fā)劑溶液，在冰水浴中繼續(xù)反應(yīng)3～5h；反應(yīng)結(jié)束后，停止攪拌，混合物靜置過(guò)夜；抽濾，用無(wú)水乙醇洗滌濾餅三次，再用雙蒸水潤(rùn)洗至濾液無(wú)色得到樣品，干燥，得到聚苯胺/凹凸棒土復(fù)合材料。

b、制備聚苯胺/凹凸棒土紙電極：將步驟a制得的聚苯胺/凹凸棒土復(fù)合材料加入聚乙烯醇溶液中，超聲攪拌5～15min，調(diào)成糊狀分散液；將分散液均勻涂覆于硬紙片上，干燥，得到聚苯胺/凹凸棒土紙電極。

c、電化學(xué)法去除水中鉛離子：配制Pb(NO₃)₂溶液，量取Pb(NO₃)₂溶液置于電吸附容器中，將步驟b制得的聚苯胺/凹凸棒土紙電極放入電吸附容器中，紙電極用導(dǎo)線與電化學(xué)工作站相連，進(jìn)行電吸附試驗(yàn)，使用電導(dǎo)率儀實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)溶液電導(dǎo)率的變化，直至電吸附平衡。

d、脫附再生使用后的電極：待電吸附容器中聚苯胺/凹凸棒土紙電極上吸附的鉛離子達(dá)到飽和時(shí)，移去所施加電壓，待溶液中的電導(dǎo)率接近初始值，實(shí)現(xiàn)電極的脫附再生。

進(jìn)一步地，步驟a中苯胺和凹凸棒土的反應(yīng)為原位聚合反應(yīng)，其中凹凸棒土在反應(yīng)中作為基體，聚苯胺納米纖維狀有機(jī)層覆蓋在凹凸棒土顆粒表面，形成摻雜態(tài)聚苯胺/凹凸棒土纖維復(fù)合材料。苯胺與凹凸棒土的質(zhì)量比為(1～4)：1，其中以2：1為佳。引發(fā)劑為過(guò)硫酸鹽類(lèi)引發(fā)劑，引發(fā)劑的濃度為0.3～0.5M，引發(fā)劑溶液的滴入速度為2～5s/滴。

進(jìn)一步地，步驟b中聚乙烯醇溶液的濃度為3～5wt％，硬片紙尺寸為35mm×8mm×400μm。