本发明涉及一种电极填料，特别涉及一种秸秆基粒子三维电极填料及其制备方法。
背景技术：
随着工农业的发展和世界人口的增加，生活、生产用水的需求量和废水 排放量大幅增加，废水中含有的有毒有害物质且难降解有机物对水体造成的污染 也日趋严重。对于难降解有机废水的处理，人们常采用的方法主要包括萃取、吸附、化学沉淀、混凝沉淀、膜分离、电化学氧化法和化学氧化法等。近年来，电化学技术受到高度关注，成为难降解有机废水领域最重要的研究与发展方向之一。
电化学催化氧化水处理技术无需投加化学试剂、无二次污染、反应条件温和、对多种有机污染物氧化效果较好。电化学催化氧化过程可分为直接氧化和间接氧化两种。所谓直接氧化是指污染物吸附在阳极表面直接发生电子转移而被氧化的过程，一般在污染物浓度较高的时候发生；间接氧化是指通过电解液中的一些媒介，或者利用电极表面产生的一些活性中间产物( 如OH、OCl－、H2O2、O3等) 来实现污染物的氧化降解。
电化学氧化法研究的逐渐深入，发现传统的二维平板电极反应器普遍存在降解效率低的问题。针对如何提高电化学降解效率的问题，近年来的研究及报道主要侧重于电极结构的优化，如三维电极技术。传统的平板二维电极反应体系，存在面体比小，能耗高，副反应多等问题。三维电极在一定程度上克服了这些缺点，三维电极又称粒子电极或床电极，它是在原有的二维电极之间装填粒状或其他碎屑状工作电极材料，导致装填电极材料表面带电，成为新的一极，即第三极，在工作电极材料表面能发生电化学反应。由于其面积比较大，能以较低电流密度提供较大的电流强度，反应速度快，且粒子之间间距小，物质传质得以极大改善，单位时空产率和电流效率均得以极大提高。
技术实现要素：
为了克服现有技术中所存在的缺陷，本发明的目的是提供一种比表面积大、催化活性高、单位COD耗能低、活性组分不易流失、连续使用寿命长、制备工艺简单的秸秆基粒子三维电极填料及其制备方法。
为解决上述技术问题，本发明所采用的技术方案是：
本发明一种秸秆基粒子三维电极填料，其特征在于：该填料以秸秆为主要基材，其成分组成还包括有膨润土、粘结剂和复合催化剂，所述秸秆质量百分比为60wt%-80wt%，膨润土质量百分比为10wt%-20wt%，粘结剂质量百分比为1 wt%-10wt%，复合催化剂质量百分比为0.5 wt%-3wt%。
进一步地，所述的秸秆先用粉碎机进行粉碎，采用孔径为100目的筛子过筛，得到秸秆粉末。
进一步地，所述粘结剂为木质素磺酸钙或硅酸钠。
进一步地，所述秸秆基粒子三维电极填料为直径5-12mm的球状粒子。
本发明一种秸秆基粒子三维电极填料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：按配比为秸秆60wt%-80wt%，膨润土10wt%-20wt%，粘结剂1-10wt%，复合催化剂0.5-3wt%，称取秸秆和膨润土，混合搅拌均匀后加入所称取的粘结剂和复合催化剂，搅拌均匀，然后压制成直径5-12mm的球状粒子，干燥焙烧即可。
进一步地，所述复合催化剂的组成为：铈10-20wt%、钛3-5%、铁30-50wt%和铜20-40wt%，各组分重量百分数之和为100%。
进一步地，所述的复合催化剂中铁的加入形式为硝酸铁或氯化铁，铜的加入形式为硝酸铜或氯化铜，铈的加入形式为二氧化铈或硝酸亚铈。
进一步地，所述的干燥时干燥温度为95-130°C，干燥时间为12-24h。
进一步地，所述的烘焙时烘焙温度为500-1000°C，焙烧时间为4-6h。
本发明的有益效果是：本发明的一种秸秆基粒子三维电极填料具有比表面积大、催化活性高、单位COD 耗能低、活性组分不易流失、连续使用寿命长、其制备工艺简单等优点。
具体实施方式
下面实施例对发明作详细说明，所提供的实施例是在本发明的技术方案为前提下进行实施，但本发明的保护范围不限于下述实施例。
实施例1：本实施方式一种秸秆基粒子三维电极填料的制备方法，具体是按照以下步骤进行的：
1） 秸秆预处理：将秸秆80℃烘干6-12h，然后粉碎，采用孔径为100目的筛子过筛，得到秸秆粉末；
2）复合催化剂制备：取氯化铁、氯化铜和二氧化铈，按照50wt%、45wt%、5wt%重量百分数，混合均匀，得到复合催化剂；
3）粘结剂制备：取硅酸钠配制成10%溶液待用；
4）将步骤1-3得到的秸秆粉末、粘结剂和复合催化剂，以75wt%秸秆、20wt%膨润土、4wt%粘结剂和1wt%复合催化剂为比例混合，制成直径5-12mm的球状粒子；
5）干燥：将上步所得的球状粒子置于干燥箱中，在95℃下干燥12h；
6）焙烧：将上步所得干燥后的球状粒子填料放入马弗炉，在800℃的温度下烧制4h，冷却至室温，得到秸秆基粒子三维电极填料。将实施例中制备的粒子电极填充在三维电极反应器中进行处理对硝基苯酚的电解实验，其中电解质NaCl的添加量为0.4%，阴阳极板均为石墨电极。粒子电极进行降解实验前用150mg/L对硝基苯酚溶液反复浸泡，直至吸附饱和。工作压力为10V，极板间距为15cm，降解60min对硝基苯酚去除率为95%。
实施例2：
1）秸秆预处理：将秸秆80℃烘干12h，然后粉碎，采用孔径为100目的筛子过筛，得到秸秆粉末；
2） 复合催化剂制备：取氯化铁、氯化铜和二氧化铈，按照45wt%、45wt%、10wt%重量百分数，混合均匀，得到复合催化剂；
3）粘结剂制备：取木质素磺酸钙配置成10%溶液待用；
4）将步骤1-3得到的秸秆粉末、粘结剂和复合催化剂，以80wt%秸秆、15wt%膨润土、3wt%粘结剂和2wt%复合催化剂为比例混合，制成直径5-12mm的球状粒子；
5）干燥：将上步所得的球状粒子置于干燥箱中，在95℃下干燥12h；
6）焙烧：将上步所得干燥后的球状粒子填料放入马弗炉，在900℃的温度下烧制4h，冷却至室温，得到秸秆基粒子三维电极填料。将实施例中制备的粒子电极填充在三维电极反应器中进行处理苯酚废水的电解实验，其中电解质NaCl的添加量为0.4%，阴阳极板均为石墨电极。粒子电极进行降解实验前用300mg/L对硝基苯酚溶液反复浸泡，直至吸附饱和。工作压力为15V，极板间距为15cm，降解60min时，苯酚去除率为90%。