[發明專利]一種顆粒電極及其制備方法與應用

在審

• 申請號: 202011225167.X
• 申請日: 2020-11-05
• 公開（公告）號: CN112299519A
• 公開（公告）日: 2021-02-02
• 發明（設計）人: 高永;周楨;趙燕峰;邢子豪;張玉;曹風;梅蓉;傅小飛;張曼瑩;劉芳
• 申請（專利權）人: 江蘇理工學院
• 主分類號: C02F1/30
• 分類號: C02F1/30;C02F101/30
• 代理公司: 常州佰業騰飛專利代理事務所(普通合伙) 32231
• 代理人: 張紅艷

本發明公開一種顆粒電極及其制備方法與應用。所述顆粒電極為鋅摻雜二氧化鈦后負載在活性炭上。制備：一、活性炭的預處理：(1)將活性炭顆粒篩分，用酸性和堿性溶液浸泡；(2)將浸泡后的活性炭超聲清洗，去離子水清洗，干燥，備用；二、Zn?TiO₂/AC顆粒電極的制備：(1)將鈦源、無水乙醇和酸混合攪拌，得混合液A；(2)將無水乙醇、去離子水和鋅源混合攪拌，并調節至酸性，得混合液B；(3)將混合液B滴加至混合液A，得混合液C；(4)將備用的活性炭加入混合液C，加熱反應，得預產物；(5)將預產物干燥，煅燒，得Zn?TiO₂/AC顆粒電極材料。本發明的顆粒電極其制備方法簡單，成本低；將其用于難生物降解的有機廢水處理中，對有機廢水的降解率高。

技術領域

本發明涉及污水處理技術領域，具體涉及一種顆粒電極及其制備方法與應用。

背景技術

在工業迅速發展的情況下，大量的化工、染料、塑料、制藥等工廠被建立了起來，因此，會產生含有各種難生物降解的有機廢水，它們可能導致使生態環境受到污染，更嚴重的是危害人體健康。難生物降解的有機污染物是指被微生物分解時速度很慢或不能分解，不能分解徹底的有機物(也包含某些有機物的代謝產物)，由于這些污染物毒性大、化學性質穩定、難生物降解、化學需氧量高等原因，這類有機污染物容易在生物體內富集，也可能成為生態環境的潛在污染源，用傳統的工藝很難達標處理。

發明內容

本發明的目的在于提供一種顆粒電極及其制備方法與應用，本發明的Zn-TiO₂/AC顆粒電極其制備方法簡單、成本低，適用于難生物降解的有機廢水處理，具有抗干擾能力強和有機物去除效率高等優點。

本發明是通過如下技術方案實現的：

一種顆粒電極，其特征在于，所述顆粒電極為鋅摻雜二氧化鈦后負載在活性炭上。本發明通過將兩種不同帶隙能級的鋅(Zn)和二氧化鈦(TiO₂)的相互復合，光生電子和空穴可以相互躍遷到另一種半導體的能級上，使電子-空穴對得到有效分離，提升了光催化效率；Zn的摻入可以拓寬TiO₂的光譜響應范圍，提高其對可見光的吸收，進一步提高光催化效率。

一種顆粒電極的制備方法，其特征在于，該方法包括如下步驟：

一、活性炭的預處理：

(1)將活性炭顆粒篩分，然后分別用酸性和堿性溶液浸泡；

(2)將上述浸泡后的活性炭超聲清洗，超聲清洗后再用去離子水清洗，然后干燥，備用；

二、Zn-TiO₂/AC顆粒電極的制備：

(1)將鈦源、無水乙醇和酸混合并攪拌，得到混合液A；

(2)將無水乙醇、去離子水和鋅源混合并攪拌均勻，得到混合液B，調節所述混合液B至酸性；

(3)在持續攪拌下，將所述混合液B滴加至所述混合液A中，得到混合液C；

(4)將備用的活性炭加入所述混合液C中并攪拌，然后加熱反應，即得到預產物；

(5)將所述預產物干燥，煅燒，得到Zn-TiO₂/AC顆粒電極材料。具體地，本發明是通過溶膠凝膠法制備Zn-TiO₂/AC顆粒電極。

進一步地，步驟一、活性炭的預處理：(1)將活性炭顆粒篩分至4-6目，然后分別用0.01mol/L的HCl溶液和0.01mol/L的NaOH溶液各自浸泡1-3小時。優選地，相對于現有技術中粉末狀活性炭作為粒子電極，其處理廢水后固液分離困難，本發明優選用活性炭粒徑為4-6目的顆粒，有利于回收重復利用。