專利名稱：：用于處理水質(zhì)中有機(jī)物的粉末多孔二氧化鉛電極的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
：本發(fā)明涉及一種用于有機(jī)廢水處理的二氧化鉛電極的制作方法。
背景技術(shù)：
：含酚廢水是一種危害很大的工業(yè)廢水，它對(duì)一切生物體都能產(chǎn)生毒害。含酚或其它芳香族類難以生物降解有機(jī)物的廢水處理量大、涉及面廣、治理難度大，已成為一個(gè)嚴(yán)重的社會(huì)問題，有效治理有機(jī)廢水是廢水處理中的重要研究課題。電化學(xué)氧化法處理有機(jī)廢水不消耗或很少消耗化學(xué)試劑，不會(huì)帶來二次污染，而且操作控制容易，是一種處理難以生物降解的低濃度有機(jī)廢水環(huán)境良好的水處理方法。目前，該方法主要存在電極穩(wěn)定性差、電極使用壽命短、處理效率低等問題，而這些問題與電極材料的組成、結(jié)構(gòu)、制備方法及電解的操作條件等因素有關(guān)。因此，研制電催化活性高、使用壽命長(zhǎng)的電極材料，是電化學(xué)氧化處理廢水工業(yè)化的關(guān)鍵問題之一。文獻(xiàn)中報(bào)道最多的當(dāng)屬鈦基板Pb02電極，即Pb02/Ti電極，其制備大多使用電鍍法金屬鈦板經(jīng)預(yù)處理后，放入電沉積溶液中，選取同等面積的其他金屬板作陰極，控制電流密度、溫度、電解液濃度、電沉積時(shí)間，以獲得不同厚度的Pb02沉積層，從而制得Pb02/Ti電極。此電極制備工藝存在的問題是1、鈦基體前處理工序較難控制，而且處理質(zhì)量直接影響后續(xù)的電鍍過程。2、由于電鍍過程中，鍍層不可避免會(huì)有一些晶界縫隙，電解時(shí)產(chǎn)生的氧氣會(huì)透過晶界縫隙氧化基體，形成導(dǎo)電性差的氧化鈦，鈍化基體，致使電極性能趨于惡化，影響Pb02電極的工作穩(wěn)定性和使用壽命。因此，制備電極的過程中一般先鍍上a-Pb02中間層以抑制鈍化。此過程增加了電極制作成本和工藝復(fù)雜性，并且難以從根本上解決基體的鈍化問題。
發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明目的就是為了克服現(xiàn)有技術(shù)的不足而提供一種制備過程易于實(shí)施、電極性能穩(wěn)定、廢水處理效率高的二氧化鉛電極的制作方法。為達(dá)到上述目的，本發(fā)明采用的技術(shù)方案是一種用于處理水質(zhì)中有機(jī)物的粉末多孔二氧化鉛電極的制作方法，以Pb02粉末為原料。將Pb02粉末用密度為1.101.145g/L的硫酸溶液調(diào)和成膏體，將該膏體涂抹在鉛箔上，經(jīng)壓實(shí)、烘干即得Pb02粉末多孔電極。其中所述的Pb02粉末通過如下方法制得(a)按摩爾比為1:(1.82.2)分別稱取已經(jīng)充分研細(xì)的Pb(Ac)2'3H20和NaOH置于研缽中混研至二者均勻混合；(b)再加入充分研細(xì)的(NH4)2S20s混研，(NH4)2S208與Pb(Ac)2'3H20的摩爾比為(1.21.5):1;體系吸濕逐漸由橘紅色變?yōu)樯钭厣⒊收吵頎?，反?yīng)進(jìn)行到顏色不再加深為止；(c)將上述產(chǎn)物置于60100'C恒溫條件下反應(yīng)46小時(shí)；(d)上述產(chǎn)物經(jīng)抽濾洗滌后于7090'C烘干，得樣品A;(e)將樣品A置于稀HN03介質(zhì)中8010(TC酸化處理13小時(shí)，反復(fù)抽濾洗滌至濾液呈中性，于7090。C烘干912小時(shí)，制得Pb02。本發(fā)明所采用的又一技術(shù)方案是一種用于處理水質(zhì)中有機(jī)物的粉末多孔二氧化鉛電極的制作方法，以PbO粉末為原料。(a)PbO粉末用密度為1.101.145g/L的硫酸溶液調(diào)和成膏體，將膏體涂抹在鉛箔上，經(jīng)壓實(shí)、烘干即得PbO粉末多孔電極；(b)將上述電極置于密度p為1.021.08g/cm3的硫酸溶液中，以此電極為陽極，配以在硫酸溶液中穩(wěn)定的陰極，通入電流密度為812mA/cn^的直流電流，當(dāng)陽極表面變?yōu)樽睾稚Ｖ雇姡?c)取出上述電極，用蒸餾水沖洗，在4060。C烘干即得粉末多孔二氧化鉛電極。其中所述的PbO通過如下方法制得(a)配制0.050.07mol/L的Pb(N03)2和0.050.07mol/L的Na2C03、溶液，該P(yáng)b(N03)2溶液與Na2C03溶液體積比為1:(1.72.2);(b)在上述Pb(N03)2溶液中加入表面活性劑，表面活性劑為十二烷基苯磺酸鈉，表面活性劑的質(zhì)量為上述溶液質(zhì)量的0.020.04%;(c)在上述溶液中滴加(a)中所述Na2C03溶液，同時(shí)攪拌，滴加完畢后繼續(xù)攪拌使得反應(yīng)完全，過濾得到乳白色沉淀物；(c)將上述沉淀物依次用蒸鎦水和乙醇洗滌多次，70100。C烘干，然后在馬弗爐里于320360'C灼燒46小時(shí)，得到白色粉末狀PbO。由于上述技術(shù)方案運(yùn)用，本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比具有下列優(yōu)點(diǎn)(一)這種電極屬于粉末多孔電極，電極的真實(shí)表面積遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于鈦基二氧化鉛電極，因此反應(yīng)面積大大增加，廢水處理時(shí)間縮短；(二)采用鉛基體代替鉑基體，避免了基體鈍化問題；(三)金屬鉛的電阻率(2.10X10-7Q'm)小于金屬鈦的電阻率(5.6X10-3Q*m)，因此采用本發(fā)明的方法制成的粉末多孔電極降解廢水的槽壓小于鈦基二氧化鉛電極；(四)制作過程較為簡(jiǎn)單、易于實(shí)施；(五)采用本發(fā)明的方法制成的粉末多孔電極的有機(jī)物去除效率高、污水處理效果好。具體實(shí)施例方式實(shí)施例一第一步，合成Pb02:分別準(zhǔn)確稱取已經(jīng)充分研細(xì)的Pb(Ac)2，3H20lmol和NaOH2mo1置于瑪瑙研缽中混研10分鐘；再于堿性條件下，加入適量已充分研細(xì)的(NH4)2S2(D81.3mol混研，體系吸濕逐漸由橘紅色變?yōu)樯钭厣⒊收吵頎?，反?yīng)進(jìn)行到顏色不再加深為止。將研磨后的樣品置于80'C恒溫水浴中反應(yīng)5小時(shí)，以使反應(yīng)進(jìn)行徹底，固相產(chǎn)物經(jīng)抽濾洗滌后于80'C烘干，得樣品A。取一定量的樣品A置于稀HNO3介質(zhì)中90'C酸化處理2小時(shí)，反復(fù)抽濾洗滌至濾液呈中性，于8(TC烘干約10小時(shí)，得最終樣品Pb02。第二步，制備電極將上述制備好的Pb02粉末用密度為1.14g/L的硫酸溶液調(diào)和至粘稠狀，其中Pb02粉末與硫酸溶液的比例為1000g:105ml;將膏體涂抹在鉛箔上，經(jīng)壓實(shí)，烘干即得PbO或Pb02粉末多孔電極。上述電極對(duì)苯酚的降解效果測(cè)試以該電極為陽極，不銹鋼為陰極，控制電流密度為20mA/cm2，溫度為室溫，釆用磁力攪拌，對(duì)苯酚模擬廢水進(jìn)行降解，采用UV7500紫外可見分光光度計(jì)測(cè)定模擬廢水中苯酚的濃度，實(shí)驗(yàn)結(jié)果如下5<table>tableseeoriginaldocumentpage6</column></row><table>表l采用Pb02粉體制備的Pb02電極對(duì)苯酚的降解效果由表1可以看出，該電極在3小時(shí)內(nèi)生成了中間產(chǎn)物，3小時(shí)之后，苯酚的去除率開始大幅度升高，到大約6小時(shí)，苯酚的去除率可達(dá)到100%，且槽壓為9.92V。為了與鈦基二氧化鉛電極相比較，發(fā)明人又制備了摻雜Co元素的Pb02/Ti電極(其中Co元素可以提高電極的電催化活性)。然后以該電極為陽極，不銹鋼為陰極，控制陽極電流密度為20mA/cm2，溫度為4(TC，采用磁力攪拌，對(duì)苯酚模擬廢水進(jìn)行降解，結(jié)果如表2所示。<table>tableseeoriginaldocumentpage6</column></row><table>表2摻雜Co(CoW的濃度為0.001mol/L)元素的PbO/n電極對(duì)苯酚的降解效果從表2可以看出，Pb02/Ti電極對(duì)苯酚的去除率在9從小時(shí)后才達(dá)到51.8%，且槽壓為25V，遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于上述粉末多孔二氧化鉛電極。實(shí)施例二第一步，合成PbO:(a)分別配制0.05mol/LPb(NO3)2和Na2C03溶液。(b)量取250mLPb(NO3)2溶液于燒杯中，加入0.08g表面活性劑十二垸基苯磺酸鈉。(c)將500mLNa2CO3溶液逐滴滴入，滴加的同時(shí)攪拌。滴加完畢后繼續(xù)攪拌30min使得反應(yīng)完全，過濾得到乳白色沉淀物。(d)將此沉淀物依次用蒸餾水和乙醇洗滌若干次，8(TC烘干，然后在馬弗爐里于340°C灼燒5小時(shí)，得到白色粉末狀PbO。第二步，制備電極(a)將上述制備好的PbO粉末用密度為1.14g/L的硫酸溶液調(diào)和至粘稠狀，其中PbO粉末與硫酸溶液的比例為1000g:110ml，將膏體涂抹在鉛箔上，經(jīng)壓實(shí)，烘干即得PbO粉末多孔電極。(b)將此電極置于密度為1.05g/cn^的硫酸溶液中，以此電極為陽極、鉛板為陰極，通入密度為10mA/ct^的直流電流，當(dāng)電極表面變?yōu)樽睾稚Ｖ雇姟?c)取出電極，用蒸餾水沖洗，在5(TC烘干即得粉末多孔二氧化鉛電極。上述電極對(duì)苯酚的降解效果測(cè)試以該電極為陽極，泡沫鎳為陰極，控制電流密度為20mA/cm2，溫度為室溫，采用磁力攪拌，對(duì)苯酚模擬廢水進(jìn)行降解。所得實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)如表3所示時(shí)間/h吸光度濃度/g丄—1去除率槽壓/v00.1810.0114o扁o10.000.50.1620.01020.10389.1310.1570.00990.13178.5620.1180儒40.34967.9730扁0.00600.47267.5940.0830.00520.54527.3050.0740.00460.59557.1460.0430.00260.76877.0070.0400.00240.78556.8580.0350麓10.81346.7590.0210週20.89166.63100.0160.00090.91956.267<table>tableseeoriginaldocumentpage8</column></row><table>表3采用PbO粉體制備的Pb02電極對(duì)苯酚的降解效果從表3可以看出，該電極對(duì)苯酚的去除率在降解12小時(shí)后達(dá)到了99%，在9小時(shí)后達(dá)到了89%,而Pb02/Ti電極對(duì)苯酚的去除率在9小時(shí)后才達(dá)到51.8%，而且該粉末多孔二氧化鉛電極降解苯酚的槽壓遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于Pb02/Ti電極。權(quán)利要求1、一種用于處理水質(zhì)中有機(jī)物的粉末多孔二氧化鉛電極的制作方法，其特征在于包含如下步驟將PbO2粉末用密度為1.10～1.145g/L的硫酸溶液調(diào)和成膏體，將該膏體涂抹在鉛箔上，經(jīng)壓實(shí)、烘干即得PbO2粉末多孔電極。2、根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于處理水質(zhì)中有機(jī)物的粉末多孔二氧化鉛電極的制作方法，其特征在于所述的Pb02粉末通過如下方法制得(a)按摩爾比為1:(1.82.2)分別稱取已經(jīng)充分研細(xì)的Pb(Ac)2'3H20和NaOH置于研缽中混研至二者均勻混合；(b)再加入充分研細(xì)的(NH4)2S2CV混研，(NH4)2S208與Pb(Ac)2'3H20的摩爾比為(1.21.5):1;體系吸濕逐漸由橘紅色變?yōu)樯钭厣⒊收吵頎?，反?yīng)進(jìn)行到顏色不再加深為止；(c)將上述產(chǎn)物置于6010(TC恒溫條件下反應(yīng)46小時(shí)；(d)上述產(chǎn)物經(jīng)抽濾洗滌后于7090'C烘干，得樣品A;(e)將樣品A置于稀HN03介質(zhì)中80100'C酸化處理13小時(shí)，反復(fù)抽濾洗滌至濾液呈中性，于7090。C烘干912小時(shí)，制得Pb02。3、一種用于處理水質(zhì)中有機(jī)物的粉末多孔二氧化鉛電極的制作方法，其特征在于包含如下步驟(a)PbO粉末用密度為1.101.145g/L的硫酸溶液調(diào)和成膏體，將膏體涂抹在鉛箔上，經(jīng)壓實(shí)、烘干即得PbO粉末多孔電極；(b)將上述電極置于密度p為1.021.08g/cm3的硫酸溶液中，以此電極為陽極，配以在硫酸溶液中穩(wěn)定的陰極，通入電流密度為812mA/cmS的直流電流，當(dāng)陽極表面變?yōu)樽睾稚Ｖ雇姡?c)取出上述電極，用蒸餾水沖洗，在4060。C烘干即得粉末多孔二氧化鉛電極。4、根據(jù)權(quán)利要求3所述的用于處理水質(zhì)中有機(jī)物的粉末多孔二氧化鉛電極的制作方法，其特征在于所述的PbO通過如下方法制得(a)配制0.050.07mol/L的Pb(N03)2和0.050.07mol/L的Na2C03溶液，該P(yáng)b(N03)2溶液與Na2C03溶液體積比為1:(1.72.2);(b)在上述Pb(N03)2溶液中加入表面活性劑，表面活性劑的質(zhì)量為上述溶液質(zhì)量的0.020.04%;(c)在上述溶液中滴加(a)中所述Na2C03溶液，同時(shí)攪拌，滴加完畢后繼續(xù)攪拌使得反應(yīng)完全，過濾得到乳白色沉淀物；(c)將上述沉淀物依次用蒸餾水和乙醇洗滌多次，7010(TC烘干，然后在馬弗爐里于320360'C灼燒46小時(shí)，得到白色粉末狀PbO。全文摘要本發(fā)明涉及一種用于處理水質(zhì)中有機(jī)物的粉末多孔二氧化鉛電極的制作方法。以PbO₂粉末為原料，將PbO₂粉末用密度為1.10～1.145g/L的硫酸溶液調(diào)和成膏體，將該膏體涂抹在鉛箔上，經(jīng)壓實(shí)、烘干即得PbO₂粉末多孔電極。以PbO粉末為原料，(a)PbO粉末用密度為1.10～1.145g/L的硫酸溶液調(diào)和成膏體，將膏體涂抹在鉛箔上，經(jīng)壓實(shí)、烘干即得PbO粉末多孔電極；(b)將上述電極置于密度ρ為1.02～1.08g/cm³的硫酸溶液中，以此電極為陽極，電解至陽極表面變?yōu)樽睾稚?c)洗凈烘干得PbO₂粉末多孔電極。本發(fā)明具有制備過程易于實(shí)施、電極性能穩(wěn)定、廢水處理效率高的優(yōu)點(diǎn)。文檔編號(hào)C02F1/461GK101555051SQ200910115329公開日2009年10月14日申請(qǐng)日期2009年5月5日優(yōu)先權(quán)日2009年5月5日發(fā)明者柳東東,王東田,杰魏申請(qǐng)人:蘇州科技學(xué)院