一种处理油田污水的电催化氧化涂层电极的制作方法
【专利摘要】一种含油污水处理专用钛基涂层电极，它依次由钛基极板、三氯化铱（Cl3Ru）、氯化钽（Cl5Ta）、氯化铂（Cl4Pt2）、氯化铱（IrCl3H2O）中的任意一种或几种组成涂覆的中间层、MnO2涂覆的表层组成；通过本实用新型方法可以获得具有较好结构强度的电极，提高了电极材料的有效反应面积及使用寿命。该电极可以有效去除含油污水中的分散油和乳化油，可以克服普通电极容易被油污污染而失效的缺点。能够广泛而有效的运用到油田污水处理、回注等领域，处理效果好，抗油污染性能好，电极损耗小，制备方法操作简单，具有良好的可重现性，适用于大规模的生产和推广。
【专利说明】-种处理油田污水的电催化氧化涂层电极
【技术领域】
[0001] 本实用新型属于电化学【技术领域】，具体涉及一含油污水处理的金属氧化物涂层钛 基电极。
【背景技术】
[0002] 随着石油化学工业快速发展，钛基涂层电极应运而生，广泛应用于化工，环保，水 电解，水处理，电冶金，电镀等众多行业。钛做为基材有稳定的氧化层保护，所以在盐水电解 条件下有良好的耐久性和稳定性。金属钛可以随意的机械加工，可以制作钛板，钛棒，钛丝， 钛网，钛管，多孔板等，应用广泛。
[0003] 金属氧化物涂层钛电极，显示出无比卓越的性能，很快在许多电解工业获得广泛 应用，经国计民生带来很大好处。与传统的石墨电极、铅基合金电极相比，钛电极具有以下 优点：电能消耗小，工作寿命长，金属阳极耐氯和碱的腐蚀；克服了石墨阳极和铅阳极溶解 消耗的问题；可避免变形后的短路问题，因而可提高电流效率；钛电极重量轻，可减轻劳动 强度；形状制作容易，可高精度化制做；基体可反复使用；低的过电位特性，电极间表面及 电极的气泡容易排除，可有效降低电解槽电压。
[0004] 钛基金属氧化物涂层电极的性能越来越好，种类也不断增多，主要有钛基钌系 涂层电极、钛基铱系涂层电极、钛基二氧化锰涂层电极和钛基二氧化铅涂层电极。
[0005] 含油污水，是石油工业中产量最大的污水源，约占油田污水总量的90%。大量的 油田污水如处理不彻底，直接排放会造成严重的水环境污染和谁资源浪费；回注地层则会 导致地层的堵塞，降低地层的渗透率，从而导致产量的下降。油田污水中，油分以多种形 式存在，按照油滴的粒径大小大致可分为浮油、分散油、乳化油。浮油粒径> l〇〇ym，占含 油总量的80%左右；分散油粒径10~100μπι，不稳定，可转化为浮油或乳化油；乳化油粒径 0. 1~10 μ m，这部分油约占含油总量的10%左右；乳化油由于粒径微小，存在双电层或乳化 剂的保护，形态稳定，常规水处理手段很难将其去除，因此必须借助电催化手段进行破乳分 离。
[0006] 采用电极进行含油污水处理早有研究，但由于油田含油污水成分复杂，采用传统 电极容易被油污染，易腐蚀，并且容易因极板变形造成短路等原因，并未在油田水处理领域 得到大力的推广应用。采用常规钛基钌系涂层电极、钛基铱系涂层电极、钛基二氧化锰涂 层电极和钛基二氧化铅涂层电极遇到这样那样的问题：如钛基二氧化锰涂层电极催化活性 及抗腐蚀性能都不及钛基钌系涂层电极和钛基铱系涂层电极；钛基钌系涂层电极和钛基铱 系涂层电极价格昂贵，并且在实际生产中，在阳极析出氧的情况下，钌系涂层会急剧损坏； 而钛基铱系涂层电极由于氧过电位低，避免了以上问题，但其它性能并不理想，电极涂层容 易剥落；钛基二氧化铅涂层电极由于电积畸变大，具有脆性，加工困难，成品率低，不适宜规 模生产；不仅金属氧化物涂层钛电极的制备方法对其实际工作性能有很大的影响。因此，开 发一种经济适用，能够广泛而有效的运用到油田污水处理、回注等领域，处理效果好，抗油 污染性能好，耐腐蚀性能好，电极损耗小，制备方法操作简单，具有良好的可重现性，适用于 大规模的生产和推广的钛基涂层电极在油田水处理过程中具有非常重要的意义。 实用新型内容
[0007] 为了克服现有技术的不足，本实用新型的目的在于提供一种新的钛基涂层电极。 在保证优异含油污水处理性能的同时，兼具抗油耐腐蚀能力，并同时实现简单易操作的制 备工艺。
[0008] -种含油污水处理专用钛基涂层电极，它依次由钛基极板、三氯化铱（Cl3Ru)、氯 化钽（Cl 5Ta)、氯化钼（Cl4Pt2)、氯化铱（IrCl3H 2O)中的任意一种或几种组成涂覆的中间层、 MnO2涂覆的表层组成。
[0009] 本实用新型的目的是提供一种含油污水处理专用钛基涂层电极在保证优良的含 油水处理效果的同时，实现简单的制备工艺。本实用新型选用钛基电极板，所述的含油污水 处理专用电极的制备方法包括：配制涂覆溶液，将特定贵金属涂覆到基材表面，烘干形成指 定厚度的电极板，高温烧结四部分构成；本实用新型的有益效果在于：通过本实用新型方 法可以获得具有较好结构强度的电极，提高了电极材料的有效反应面积及使用寿命。该电 极可以有效去除含油污水中的分散油和乳化油，可以克服普通电极容易被油污污染而失效 的缺点。能够广泛而有效的运用到油田污水处理、回注等领域，处理效果好，抗油污染性能 好，电极损耗小，制备方法操作简单，具有良好的可重现性，适用于大规模的生产和推广。
【专利附图】
【附图说明】
[0010] 图1是本实用新型的结构示意图。
【具体实施方式】
[0011] 下面将结合具体的实施方式对本实用新型做详细的介绍：如图1所示：一种含油 污水处理专用钛基涂层电极，它依次由钛基极板、三氯化铱（Cl3Ru)、氯化钽（Cl5Ta)、氯化 钼（Cl4Pt2)、氯化铱（IrCl3H2O)中的任意一种或几种组成涂覆的中间层、MnO 2涂覆的表层组 成。
[0012] 本实用新型包括两大主要步骤：
[0013] 第一步：涂刷涂层。
[0014] 首先，选用TAl或TA2型钛基材料作为极板原料，钛基极板尺寸为LXd=1500X (700~1000)_。为板状或网状，网状格栅为菱形，规格2X1 mm，3X6 mm，3X2 _， 4.5X12.5 mm, 5X10 mm,6X10 mm, 5X12 mm 等。
[0015] 将作为中间层的三氯化铱（Cl3Ru )、氯化钽（Cl5Ta)、氯化钼（Cl4Pt2)、氯化铱 (IrCl 3H2O)中的任意一种或多种原料按照一定比例以乙醇为溶剂进行混合，混合均勻后用 毛刷将其涂覆到钛基极板表面，同时可以加入适当的添加剂，添加剂包括但不限于二氧化 锰、氧化钴、氧化镍、硝酸钴、硝酸镍中的任意一种或几种。
[0016] 以上所述的钛基材在电极板中的质量比为60%~95% ;涂覆层在电极原料中的质量 百分比为〇%~35%，添加剂在电极原料中的质量百分比为0~13%。
[0017] 采用混合原料涂刷涂层，不仅弥补了单一涂层的在使用过程中的各种缺陷，并且 很好的解决了成本问题。
[0018] 先在钛基极板上用毛刷涂覆上述中间层，然后涂覆MnO2表层。
[0019] 热分解法与电沉积法制得的MnO2涂层各有优势：热分解法得到的涂层有较高的催 化活性，电沉积法得到的涂层耐久性更好些。因此表层采用热分解法和电沉积法交替进行 来制备二氧化锰涂层。
[0020] 将硝酸锰配成溶液，用毛刷涂在钛基体上后，进行热分解。
[0021] 热分解的反应式为：
[0022] Mn(NO3)2 - MnO2 + 2N02 个
[0023] 电沉积法制备二氧化锰涂层的配方和工艺为：150 g/L MnSO4, 50 g/L H2SO4，电流 密度 0· 50 A /dm2,时间 10~30min。
[0024] 电沉积阳极反应为：
[0025] Mn2++2H20+2e - MnO2 + 2H2 个
[0026] 第二步：高温烧结形成一种含油污水处理装用钛基涂层电极。
[0027] 涂刷涂层完成后，将极板平置，KKTC低温烘干，后置于50(TC设备中高温烧结。生 产的电极板厚度为l.〇~3.0 mm，涂层厚度为20μπι。
[0028] 实施例1
[0029] (1)选用TAl为基材；
[0030] (2)用乙醇稀释，Ru的摩尔分数为0. 3%，La作为添加剂的摩尔分数为0. 2%~0. 4%。 用毛刷涂覆一层作为中间层。
[0031] (3)采用热分解法和电沉积法交替进行来制备二氧化锰涂层得到涂层厚度为 20 μ m〇
[0032] (4)将极板平置，KKTC低温烘干，后置于500°C设备中高温烧结，得到一种含油污 水处理专用钛基涂层电极，电极性能极佳，抗油污染能力强。
[0033] 实施例2
[0034] (1)选用TA2为基材；
[0035] (2)用乙醇稀释，Ir的摩尔分数为33%，Ta的摩尔分数为10%。用毛刷涂覆一层作 为中间层。
[0036] (3)重复实施例1的操作，得到一种含油污水处理专用钛基涂层电极，抗油污染能 力强。
[0037] 实施例3
[0038] (1)选用TAl为基材；
[0039] (2)用乙醇稀释，Ru的摩尔分数为20%，Ir的摩尔分数为11%，用毛刷涂覆一层作 为中间层。
[0040] (3)重复实施例1的操作，得到一种含油污水处理专用钛基涂层电极。
[0041] 实施例3
[0042] 本实施例中的油田污水，取自大庆油田某污水处理站，采用实施例3制备得到的 钛基涂层电极，将一定量的水样接入实验装置中进行含油污水实验，Q=2m 3/h运行100d，进 出水水质指标如下。
[0043]
【权利要求】
1. 一种处理油田污水的电催化氧化涂层电极，它依次由钛基极板，三氯化铱（Cl 3Ru)、 氯化钽（Cl5Ta)、氯化钼（Cl4Pt2)、氯化铱（IrCl 3H20)中的任意一种组成涂覆的中间层，Mn02涂覆的表层组成；所述的Mn02的涂层厚度为20um。
2. 根据权利要求1所述的处理油田污水的电催化氧化涂层电极，其特征在于所述的涂 层电极的厚度为1. 〇 -3. Omm。
3. 根据权利要求1所述的处理油田污水的电催化氧化涂层电极，其特征在于所述的涂 层电极的厚度为1. 5 -1. 8mm。
【文档编号】C02F1/72GK204237607SQ201420592455
【公开日】2015年4月1日 申请日期:2014年10月14日 优先权日:2014年10月14日
【发明者】董滨, 林树森, 林升耀, 彭友新 申请人:杭州广联新能源科技有限公司