[發明專利]赤泥粒子電極及其制備方法、應用

在審

• 申請號: 202010104917.1
• 申請日: 2020-02-20
• 公開（公告）號: CN113277600A
• 公開（公告）日: 2021-08-20
• 發明（設計）人: 衛皇曌;譚向東;孫承林
• 申請（專利權）人: 中國科學院大連化學物理研究所
• 主分類號: C02F1/461
• 分類號: C02F1/461;C02F11/00;C02F101/34
• 代理公司: 北京元周律知識產權代理有限公司 11540
• 代理人: 楊曉云;張瑩

本申請公開了一種赤泥粒子電極以及制備方法和應用。所述赤泥粒子電極包括碳和經酸洗處理的赤泥；所述赤泥和碳的質量比為1～5:1～5。該赤泥粒子電極即可作為三維粒子電極，又可作為催化劑，兩種機制很好的耦合，增強其對水中有機物的去除效果，并將其應用于催化濕式電氧化技術中，從而達到將赤泥“變廢為寶，以廢治廢”的目的。

技術領域

本申請涉及一種赤泥粒子電極及其制備方法、應用，屬于電化學技術領域。

背景技術

目前，氧化鋁的生產工藝主要包括拜耳法、燒結法、聯合法，在在這些生產工藝中都會伴隨產生大量的赤泥(RM)產生，每生產1t氧化鋁，就會產生0.5～2.5t赤泥。赤泥由于含有大量的氧化鐵(Fe₂O₃)成赤紅色而得名，其主要礦化物成分包括針鐵礦(α-FeOOH)，赤鐵礦(α-Fe₂O₃)，石英(SiO₂)和三水硬鋁石(Al₂O₃.3H₂O)，還有鐵、鋁、鈦、鈣等金屬氧化物，因此赤泥具有多種高效處理污水的基本制備原料。

如今，國內對鋁的需求量越來越大，赤泥的排放量也呈現逐年增加的趨勢，主要的赤泥處理方式是筑壩，一方面這會造成有價金屬的浪費，另一方面赤泥自身的堿性會污染土壤和地下水，因此對污泥的資源化利用，減少環境污染勢在必行。目前已經有研究人員對赤泥的綜合利用進行了研究。如中國專利CN 103570120B通過氧化鈰對赤泥改性制備出的催化劑應用于臭氧催化氧化裝置，對去除苯扎貝特表現出良好的催化效果；專利CN103706338A通過對赤泥引入聚苯乙烯微球進行造孔增加赤泥的孔隙結構，并對赤泥進行改性增強了其脫除有機染料的效果；CN 102502944A通過對赤泥的改性，增加了其對臭氧及污染物的能力，實現吸附和降解的耦合，從而增強了有機物的去除效果。

然而，赤泥粒子在處理廢水中取得的有機物去除率和TOC去除率效果并不好。

發明內容

根據本申請的一個方面，提供了一種赤泥粒子電極，并將該粒子電極應用于催化濕式電氧化降解有機廢水的研究，制備的粒子電極具有制備方法簡單、價格低廉、使用壽命長等優點。

一種赤泥粒子電極，所述赤泥粒子電極包括碳和酸改性赤泥；

所述酸改性赤泥和碳的質量比為1～5:1～5。

可選地，所述碳選自石墨粉、乙炔黑、活性炭粉、石墨烯，碳納米管中的至少一種。

可選地，所述赤泥粒子電極中還含有粘合劑和增強劑；

所述赤泥、粘合劑、增強劑和碳的質量比為1～5:1～3:1～10:1～5。

一種赤泥粒子電極，所述赤泥粒子電極由赤泥、粘合劑、增強劑和碳組成；各組分的質量比例關系為：赤泥、粘合劑、增強劑和碳的質量比1～5:1～3:1～10:1～5。

本發明所述的赤泥粒子電極主要包括：

酸改性的赤泥；

用于成型的粘合劑；

用于增強粒子電極強度的增強劑；

用于增強導電性的碳粉。

優選地，赤泥、粘合劑、增強劑和碳的質量比4～5:1～2:1～2:4～5。

可選地，所述粘合劑選自田菁粉、膨潤土、活性白土、甲基纖維素、聚苯胺、聚醋酸乙烯、丙烯酸樹脂中的至少一種。

可選地，所述增強劑選自玻璃粉、石英砂中的至少一種。

可選地，赤泥粒子電極的尺寸為軸向長度為4～8mm，徑向長度為1～3mm。