[發明專利]一種雙極性電極及其制備方法、及廢水處理系統

有效

• 申請號: 202110411232.6
• 申請日: 2021-04-16
• 公開（公告）號: CN113264573B
• 公開（公告）日: 2023-01-13
• 發明（設計）人: 李曉良;鄭興;張耀中;王一帆
• 申請（專利權）人: 西安理工大學
• 主分類號: C02F1/461
• 分類號: C02F1/461;C02F1/72;C02F101/36
• 代理公司: 西安弘理專利事務所 61214
• 代理人: 王丹

1.一種雙極性電極，其特征在于，包括基體，所述基體表面負載有中間層，所述中間層兩側分別負載有陽極催化層、陰極催化層；

所述基體為表面負載有氫氧鈦的陶瓷膜，所述中間層的材料為GQDs，所述陽極催化層的材料為具有催化氧化能力的金屬氧化物，所述陰極催化層的材料為催化還原能力的金屬；所述陶瓷膜材質包括Al₂O₃、TiO₂、SiO₂、SiC或ZrO₂。

2.一種雙極性電極的制備方法，其特征在于，包括：對陶瓷膜進行弱電化修飾，得到基體；對所述基體進行水熱合成－疏水化處理，在其骨架內嵌入GQDs，在基體表面形成中間層；將所述中間層兩側分別負載金屬氧化物、金屬，在中間層兩側形成陽極催化層、陰極催化層；具體包括以下步驟：

步驟1、對陶瓷膜進行清洗，采用浸漬－熱分解法在陶瓷膜表面形成氧化鈦層，將負載氧化鈦后的陶瓷膜作為陰極，石墨作為陽極，進行電化學還原，形成弱導電化基體；

所述浸漬－熱分解法過程中：浸漬液成分包括：體積分數為80％鈦酸四丁酯、體積分數為20％的乙醇及0.1mol/L的HNO₃，浸漬時間為5min；干燥溫度為90－105℃；煅燒溫度為500℃，煅燒時間為15min；

步驟2、制備前驅體溶液，將所述前驅體溶液倒入放置有基體的反應釜中進行水熱反應，冷卻后通過浸漬在基體表面形成疏水性中間層，得到負載中間層的陶瓷膜；

前驅體溶液的制備過程為：以檸檬酸或葡萄糖作為碳源，先向碳源中加入去離子水充分攪拌；再緩慢加入濃硫酸繼續攪拌，待冷卻至室溫后，緩慢加入NaOH溶液，將溶液pH調為中性，得到前驅體溶液；

浸漬過程為，先對所述負載中間層的陶瓷膜浸漬在含有十六烷基三甲氧基硅烷的乙醇溶液中，然后進行干燥，并重復浸漬－干燥過程3～5次；

步驟3、對第一金屬鹽進行溶解，得到混合液，將所述混合液涂覆于中間層一側，烘干后進行煅燒，在中間層一側得到陽極催化層；將第二金屬鹽、表面活性劑溶于去離子水中作為電沉積液，催化膜作為工作電極，對中間層另一側進行金屬催化劑的脈沖電沉積，在中間層另一側形成陰極催化層，得到雙極性電極。

3.根據權利要求2所述的一種雙極性電極的制備方法，其特征在于，步驟1的清洗過程具體為：先將陶瓷膜置于去離子水中超聲清洗5－15min，再置于酸性溶液中，然后用去離子水漂洗至中性，烘干。

4.一種廢水處理系統，其特征在于，包括權利要求1所述的雙極性電極(1)、電解組件(2)，所述雙極性電極(1)安裝于電解組件(2)內，所述電解組件(2)入口通過管路連接有廢水池(3)，所述電解組件(2)出口通過管路連接有凈水池(4)，所述雙極性電極(1)連接有電源(5)。