[發(fā)明專利]一種基于廢棄松木渣的碳板電極及其制備方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202110331189.2
• 申請(qǐng)日: 2021-03-26
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN113087086B
• 公開(kāi)（公告）日: 2022-10-04
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 景江;白世星;陳辣;倪家明;張欣;何思雨;范天斌;王卓
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 成都工業(yè)學(xué)院
• 主分類號(hào): C02F1/461
• 分類號(hào): C02F1/461;C02F1/72
• 代理公司: 北京正華智誠(chéng)專利代理事務(wù)所(普通合伙) 11870
• 代理人: 楊浩林

本發(fā)明公開(kāi)了一種基于廢棄松木渣的碳板電極及其制備方法，屬于電化學(xué)技術(shù)領(lǐng)域，本發(fā)明以廢棄松木渣為原材料，將其與已充滿微納米氣泡的水均勻混合，讓微納米氣泡占據(jù)松木渣的內(nèi)部空間，在松木渣中制造多孔空間，生成了多孔碳，使得最終的碳板電極材料的空間通道得到了極大擴(kuò)充，反應(yīng)效率得到極大的提升；再經(jīng)過(guò)兩次高溫碳化處理并結(jié)合堿性溶液和酸性溶液的交替處理，制得具有微納米孔的碳板電極材料；該碳板電極材料可作為陰極電極應(yīng)用于電化學(xué)裝置中，通過(guò)將H₂O和O₂還原生成H₂O₂，H₂O₂分解為羥基自由基，完成污水處理過(guò)程。本發(fā)明可有效解決現(xiàn)有碳極材料存在的反應(yīng)效率低和成本昂貴的問(wèn)題。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及電化學(xué)技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及到一種基于廢棄松木渣的碳板電極及其制備方法。

背景技術(shù)

隨著工業(yè)的迅速發(fā)展，廢水的種類和數(shù)量迅猛增加，對(duì)水體的污染也日趨廣泛和嚴(yán)重，威脅人類的健康和安全。近年來(lái)，隨著電力工業(yè)的快速發(fā)展，電化學(xué)污水處理技術(shù)在電力領(lǐng)域得以應(yīng)用。與其他廢水處理方法相比，由于電化學(xué)水處理技術(shù)的諸多優(yōu)點(diǎn)，受到國(guó)內(nèi)外的關(guān)注。隨著電極材料的開(kāi)發(fā)、反應(yīng)器的研制及對(duì)傳統(tǒng)電化學(xué)工藝的改進(jìn)，電化學(xué)水處理技術(shù)作為一種清潔的處理工藝必將得到更廣泛的應(yīng)用。

電化學(xué)水處理技術(shù)是指在外加電場(chǎng)的作用下，在特定的電化學(xué)反應(yīng)裝置內(nèi)，通過(guò)一系列設(shè)計(jì)的化學(xué)反應(yīng)、電化學(xué)過(guò)程或物理過(guò)程，產(chǎn)生大量的自由基，進(jìn)而利用自由基的強(qiáng)氧化性對(duì)廢水中的污染物進(jìn)行降解的技術(shù)過(guò)程，是高級(jí)氧化技術(shù)的一種。但現(xiàn)有電化學(xué)反應(yīng)裝置的電極材料主要存在以下兩個(gè)問(wèn)題：1)常規(guī)碳極材料表面積太低，導(dǎo)致反應(yīng)效率低，污水處理效果差；2)金屬摻雜的碳極材料雖然具有較好的反應(yīng)效率，但制作成本昂貴，限制了其進(jìn)一步的應(yīng)用。鑒于此，提供一種反應(yīng)效率高且成本低的碳板電極也就顯得十分的有意義。

發(fā)明內(nèi)容

針對(duì)上述的不足或缺陷，本發(fā)明的目的是提供一種基于廢棄松木渣的碳板電極及其制備方法，可有效解決現(xiàn)有碳極材料存在的反應(yīng)效率低和成本昂貴的問(wèn)題。

為達(dá)上述目的，本發(fā)明采取如下的技術(shù)方案：

本發(fā)明提供一種基于廢棄松木渣的碳板電極的制備方法，具體包括以下步驟：

步驟(1)：將已充滿微納米氣泡的水和廢棄松木渣攪拌混合均勻，靜置60～80min，然后干燥，碾壓成型，制成碳板；其中，水和廢棄松木渣的質(zhì)量比為1～2:1～3。

步驟(2)：將步驟(1)所得碳板于氮?dú)夥諊羞M(jìn)行第一次碳化處理，然后浸入堿性溶液中5～7小時(shí)，取出干燥后于氮?dú)夥諊羞M(jìn)行第二次碳化處理，然后通過(guò)酸性溶液和清水沖洗碳板表面至中性，干燥，制得多孔碳板；

步驟(3)：取用環(huán)氧樹(shù)脂膠在步驟(2)所得的多孔碳板兩面上涂制電極形狀，然后于多孔碳板的一面預(yù)留導(dǎo)線位置，其他平面采用環(huán)氧樹(shù)脂膠密封，制得碳板電極。

進(jìn)一步地，步驟(1)中廢棄松木渣的粒徑為20～60目。

進(jìn)一步地，步驟(1)中水和廢棄松木渣的質(zhì)量比為1:1。

進(jìn)一步地，步驟(2)中第一次碳化處理和第二次碳化處理的溫度均為900℃～1100℃，優(yōu)選為900℃；第一次碳化處理時(shí)間均為3～5小時(shí)，優(yōu)選為3小時(shí)；第二次碳化處理時(shí)間均為1～3小時(shí)，優(yōu)選為1小時(shí)。

進(jìn)一步地，步驟(2)中堿性溶液為摩爾濃度為1.0～3.0mol/L的氫氧化鈉水溶液；氫氧化鈉水溶液的摩爾濃度優(yōu)選為1.0mol/L。

進(jìn)一步地，步驟(2)中酸性溶液為摩爾濃度為0.5～1.5mol/L的鹽酸水溶液；鹽酸水溶液的摩爾濃度優(yōu)選為0.5mol/L。

進(jìn)一步地，步驟(3)中環(huán)氧樹(shù)脂膠由環(huán)氧樹(shù)脂和水按照質(zhì)量比為1～3:1～2于室溫下混合制成；環(huán)氧樹(shù)脂和水的質(zhì)量比優(yōu)選為3:2。