一种改性石墨电极及作阳极电化学处理染料废水的方法
【专利摘要】本发明公开了一种改性石墨电极及作阳极电化学处理染料废水的方法，通过对石墨电极的预处理，然后将CO2O3与经3?氨丙基三甲氧基硅烷改性后的MCM?41(NH2?MCM?41)的混合物与电极混合，再经烘烤、冲洗，确定CO2O3与NH2?MCM?41的混合物黏结到石墨电极上。本发明制备的改性石墨电极CO2O3?NH2?MCM?41/C作电化学处理的阳极，降低了生产成本，在适应不同的酸碱度环境的染料废水的同时，提高了利用电化学方法处理染料废水的效率和产率，尤其是在偏碱性环境下。
【专利说明】
-种改性石墨电极及作阳极电化学处理染料废水的方法
技术领域
[0001] 本发明设及一种改性石墨电极，具体设及一种改性石墨电极及作阳极电化学处理 染料废水的方法。
【背景技术】
[0002] 随着工业生产和人类社会的迅猛发展，环境污染问题日益加重，尤其是工业废水 中有毒有害物质的量和种类数都在飞速增加，严重制约人类社会的可持续发展。染料废水 占工业废水的比重很大，具有污染物的浓度高、色度大、毒性强、成分复杂、可生化性很差W 及处理难度极大等特点，传统的生物处理技术很难有效的处理工业染料废水。
[0003] 由于染料废水具有高COD、高盐等特点，常规方法难W处理，因此引入电化学方法 氧化处理染料废水，其原理是在电化学阳极发生阳极氧化反应，将污染物转换为无机的无 害无毒物质。电化学催化氧化技术，其运行指标主要为电位与电流，便于实现自动化全程检 巧。，而且可W避免二次污染物的产生，设备简单，能耗低。
[0004] 然而，在将电化学催化氧化技术广泛应用到实践中依然存在一些问题，比如电化 学催化氧化水处理技术中的很多反应途径依然处于假设和推测阶段，很多降解机理方面的 问题依然需要更加深入的研究和探索，其中最重要的影响因素是阳极材料的选取。
[0005] 在实际应用中，染料废水的酸碱环境不特定，提高适用废酸酸碱环境且能够进一 步提高废水中染料的去除率的电化学阳极电极材料有待研究。
【发明内容】
[0006] 为解决现有技术的不足，本发明的目的在于提供一种改性石墨电极作为电化学处 理的阳极应用在不同的酸碱度环境的染料废水中，尤其是在偏碱性环境下，进一步提高电 化学处理染料废水的效率和产率。
[0007] 为了实现上述目标，本发明采用如下的技术方案：
[000引一种改性石墨电极的制备方法，包括W下步骤：
[0009] A1、取若干石墨电极，砂纸打磨表面光滑平整，依次放入化0田容液和盐酸溶液中浸 泡，冲洗并干燥，制得预备石墨电极；
[0010] A2、将MCM-41和3-氨丙基Ξ甲氧基硅烷混入正己烧中，常溫冷凝、过滤、冲洗、干燥 后，制得N也-MCM-41粉末；
[001。 A3、将上述N也-MCM-41粉末和與粉末混合溶于蒸馈水，封入反应蓋内忍后，放 置烘箱内烘烤，取出后过滤、冲洗、自然烘干，制得兴-NHa-MCM-Al粉末.
[001^ A4、将制备好的粉末和聚环氧乙烧溶解于蒸馈水中，揽拌 均匀，制得混合溶液，将步骤A1制得的预备石墨电极置于上述混合溶液中，经超声消解仪震 动后自然干燥，制得NHj - /WOW -41/C改性石墨电极。
[0013] 上述石墨电极为2cm X 2cm，所述化細溶液为2-4mol/L，浸泡时间为60min，所述盐 酸溶液为l-2mol/L，浸泡时间为20-30min，冲洗液为蒸馈水。
[0014] 上述步骤A2中MCM-41为2.5-4g，3-氨丙基Ξ甲氧基硅烷为2.5-4g，正己烧为50- 80ml，所述冷凝时间为6-化，冲洗液为正己烧，所述干燥溫度为105°C，干燥时间为2地。
[0015] 上步骤A3中N此-MCM-41粉末为l-2g，C,，(9;粉末为l-2g，蒸馈水80ml，所述烘箱溫 度为105 °C，烘干时间1 Oh。
[0016] 上述步骤A4中-NH; -MCM -41粉末为0.5g，聚环氧乙烧为0 . Ig，蒸馈水 20ml，所述震动时间为20-40min。
[0017] 基于上述的改性石墨电极作阳极电化学处理染料废水的方法，包括W下步骤：
[001引B1、将染料加入蒸馈水中，形成溶液A;
[0019] B2、采用盐酸或氨氧化钢作抑缓冲剂，调节溶液A的抑值，制得溶液B;
[0020] B3、将上述步骤A4制得的改性石墨电极作为阳极，W销电极或石墨电极作阴极，放 入溶液B中，连接电源后降解染料。
[0021] 上述步骤B1中染料为0.2g酸性红，所述蒸馈水为2000ml。
[0022] 上述步骤B2中PH值为3-9。
[0023] 优选的，上述步骤B2中的PH值为7。
[0024] 上述步骤B3中电源电压为5V，降解时间为化。
[0025] 本发明的有益之处在于:本发明提供的一种改性石墨电极的制备方法通过对石墨 电极的改性，增加石墨电极的比表面积，提升电极的催化活性、氧化性等，从而提高对染料 废水的降解速度和去除效率，克服了现有的电化学氧化染料废水处理时间较长、出料效果 不高等缺陷；降低了生产成本，进一步提高改性石墨电极在碱性环境下对废水中染料的去 除率，扩大了实际应用范围，尤其是在偏碱性的染料废水的环境下。
【附图说明】
[0026] 图1为本发明的一种改性石墨电极的制备工艺流程示意图。
【具体实施方式】
[0027] W下结合附图和具体实施例对本发明作具体的介绍。
[00%] -种改性石墨电极的制备方法，其特征在于，包括W下步骤：
[00巧]A1、取2cmX2cm的石墨电极，砂纸打磨表面至光滑平整，依次放入2mol/L化0H溶 液中浸泡60min，再放入Imol/L的盐酸溶液中浸泡20min，蒸馈水冲洗并干燥，制得预备石墨 电极；
[0030] A2、将2.5g MCM-41和2.5g 3-氨丙基Ξ甲氧基硅烷混入50mL正己烧中，常溫冷凝 6h、过滤，用正己烧冲洗后放入烘箱在105 °C下干燥2地，制得N出-MCM-41粉末；
[0031] A3、将Ig NH2-MCM-41粉末和lgCw〇3粉末混合溶于80ml蒸馈水，封入反应蓋内忍，放 置烘箱内105Γ下烘烤lOh后过滤，蒸馈水冲洗Ξ次后自然烘干，制得C〇,〇j-NH2-MCM-41 粉末；
[003^ A4、将0.5g制备好的旬,巧-NHs - MCM -41粉末和0.1聚环氧乙烧溶解于20mL蒸 馈水中，揽拌均匀，制得混合溶液，将步骤A1制得的预备石墨电极置于上述混合溶液中，经 超声消解仪震动20min后自然干燥，制得C。/乂 - NH: - MCM-41/C改性石墨电极。
[0033] 碱洗可除石墨片表面的油类杂质。
[0034] 酸洗可增强石墨表面粗糖度，使得改性负载物的负载更加容易。
[0035] W上述制备的改性石墨电极作阳极电化学处理染料废水的方法，包括W下步骤：
[0036] B1、将酸性红加入蒸馈水中，制备300mL100mg/L的酸性红模拟废水；
[0037] B2、采用盐酸或氨氧化钢作抑缓冲剂，调节上述模拟废水的pH值分别为3、5、7、9， 制得溶液B3J5J7J9;
[003引B3、将步骤A4制得的改性石墨电极作为阳极，W销电极作阴极，放入上述溶液B3、 Bs、B?、B冲，连接5V电源后降解2h该模拟废水。
[0039]上述实施例中制备的改性石墨电极对酸性红模拟废水降解有机污染物的去除能 力如表1所示： Γ00401
[0041] 表 1
[0042] 由表1可见，调节模拟废水的P Η分别为3、5、7、9，相应的酸性红的去除率分别为 82.81% ,97.34% ,99.52% ,92.37% ;在抑为7的时候，酸性红的去除率最高。
[0043] W上显示和描述了本发明的基本原理、主要特征和优点。本行业的技术人员应该 了解，上述实施例不W任何形式限制本发明，凡采用等同替换或等效变换的方式所获得的 技术方案，均落在本发明的保护范围内。
【主权项】
1. 一种改性石墨电极的制备方法，其特征在于，包括以下步骤： A1、取若干石墨电极，砂纸打磨表面光滑平整，依次放入NaOH溶液和盐酸溶液中浸泡， 冲洗并干燥，制得预备石墨电极； A2、将MCM-41和3-氨丙基三甲氧基硅烷混入正己烷中，常温冷凝、过滤、冲洗、干燥后， 制得NH2_MCM_41粉末； A3、将上述NH2-MCM-41粉末和CQ2〇3粉末混合溶于蒸馏水，封入反应釜内芯，放置烘箱内 烘烤，取出后过滤、冲洗、自然烘干，制得〇3 - NH2 - MCM - 41粉末； A4、将制备好的C0:C?3-NH2-MCM-41粉末和聚环氧乙烷溶解于蒸馏水中，搅拌均匀， 制得混合溶液，将步骤A1制得的预备石墨电极置于上述混合溶液中，经超声消解仪震动后 自然干燥，制得- _·2 -41 / C改性石墨电极。2. 根据权利要求1所述的一种改性石墨电极的制作方法，其特征在于，步骤Α1中所述石 墨电极为2cm X 2cm，所述NaOH溶液为2-4mol/L，浸泡时间为60min，所述冲洗液为蒸馏水，所 述盐酸溶液为l_2mol/L，浸泡时间为20-30min。3. 根据权利要求1所述的一种改性石墨电极的制作方法，其特征在于，步骤A2中所述 MCM-41为2.5-4g，3-氨丙基三甲氧基硅烷为2.5-4g，正己烷为50-80ml，所述冷凝时间为6-8h，冲洗液为正己烷，所述干燥温度为105°C，干燥时间为24h。4. 根据权利要求1所述的一种改性石墨电极的制作方法，其特征在于，步骤A3中所述 NH2-MCM-41粉末为l-2g，CQ2〇3粉末为l-2g，蒸馏水80ml，所述烘箱温度为105°C，烘干时间 10h〇5. 根据权利要求1所述的一种改性石墨电极的制作方法，其特征在于，步骤A4中所述 - NH: - Λ/Ο/ -41粉末为〇. 5g，聚环氧乙烷为〇 .丨g，蒸馏水2〇ml，所述震动时间为20- 40min〇6. 基于权利要求1-5中任一项所述的改性石墨电极作阳极电化学处理染料废水的方 法，其特征在于，包括以下步骤： B1、将染料加入蒸馏水中，形成溶液A; B2、采用盐酸或氢氧化钠作pH缓冲剂，调节溶液A的pH值，制得溶液B; B3、将上述步骤A4制得的改性石墨电极作为阳极，以铂电极或石墨电极作阴极，放入溶 液B中，连接电源后降解染料。7. 根据权利要求6所述的一种改性石墨电极作阳极电化学处理染料废水的方法，其特 征在于，所述步骤B1中染料为0.2g酸性红，所述蒸馏水为2000ml。8. 根据权利要求6所述的一种改性石墨电极作阳极电化学处理染料废水的方法，其特 征在于，所述步骤B2中PH值为3-9。9. 根据权利要求6所述的一种改性石墨电极作阳极电化学处理染料废水的方法，其特 征在于，所述步骤B3中电源电压为5V，降解时间为2h。10. 根据权利要求6所述的一种改性石墨电极作阳极电化学处理染料废水的方法，其特 征在于，所述步骤B2中PH值为7。
【文档编号】C02F1/461GK105948180SQ201610395140
【公开日】2016年9月21日
【申请日】2016年6月6日
【发明人】沙海涛, 吴云海, 姹丽根, 明珠
【申请人】河海大学