一种颗粒电极的制备方法
【技术领域】
[0001 ]本发明涉及一种颗粒电极的制备方法。
【背景技术】
[0002]随着现代化工业的发展，各类污水排放量日益增多，尤其印染废水存在水量大、色度大、成分复杂、PH波动大、有机物浓度高、高COD负荷和毒性强等处理难度。目前，传统的印染废水处理方法有化学絮凝法和生物降解法，但存在一定缺陷，分别对亲水性有机物和色度的处理不理想，难以高效快速降解罗丹明B和甲基橙这类物质。而高级氧化工艺(Advanced Oxidat1n Processes，AOPs)，尤其电催化氧化处技术越来越受到人们的重视，成为印染废水处理技术的新热点。
[0003]电催化氧化技术是一种设备简单、成本低、二次污染小、后处理简单的污水处理技术。20世纪60年代末，随着传质理论、材料化学及电力工业的迅速发展，在传统二维电极的基础上提出了三维电极的概念。与传统二维电极相比，三维电极在电解槽内增加了无数的微电极，能够增大电解槽的面积比，缩短了反应物的迀移距离，增大物质传质速度，提高了电流效率和处理效果。常用的颗粒电极材料主要有金属导体、金属氧化物、镀有金属层的玻璃球和塑料球、石墨粒子、Y-Al2O3颗粒、碳纤维材料、活性炭颗粒以及钢渣等。传统的颗粒电极电阻较大、导电率低，使其在废水处理中电流效率低、稳定性不够、寿命短、电极材料成本较高，且电极制备工艺复杂，限制了颗粒电极材料的发展，因此，复合型颗粒电极的发展受到越来越多学者的重视。
[0004]自1995年Yaghi等首次提出了金属有机框架(metal-organic frameworks，MOFs)材料这一概念，作为新的研究领域，MOFs材料具有高孔隙率、比表面积大以及结构可控制性等特点，在磁性、荧光、非线性光学、吸附、分离、催化和储氢等诸多方面显示出其独特的物理及化学性能和潜在的巨大应用价值。目前，有学者将MOFs材料用于吸附染料废水的研究，其在染料废水中的吸附性能和催化性能已经得到证实;也有学者将MOFs材料负载到平板氧化招和石墨等多孔材料上制成MOF s膜材料。
[0005]如何将MOFs材料引入电催化氧化的颗粒电极材料制备中，学界、企业界一直在寻找解决思路。如果可以将MOFs材料引入到颗粒电极材料的制备中，进而可以将该颗粒电极应用到印染废水的处理中，具有较好的前景。
【发明内容】
[0006]本发明的目的在于提供一种颗粒电极的制备方法。
[0007]本发明所采取的技术方案是:
一种颗粒电极的制备方法，包括以下步骤:
1)将锌盐与2-甲基咪唑混于有机溶剂中，充分混合，固液分离，得到固体，清洗，干燥；
2)将上步得到的固体与溶剂充分混合，制成晶种悬浮液；
3)通过清洗、干燥、焙烧预处理γ-Al2O3,将预处理过后的γ-Al2O3浸渍于上步制得的悬浮液中，保持设定时间，取出后充分干燥；
4)将2-甲基咪唑、脂肪酸钠、锌盐混溶于溶剂中，得到成膜液；
5)将步骤3)得到的颗粒放置于反应釜中，并倒入成膜液，密封反应釜，升温晶化；
6)冷却至室温，取出颗粒，置于溶剂中清洗，除去表面未反应成分；
7 )再将颗粒浸入溶剂中清洗，取出干燥即可。
[0008]步骤I)中，所述的锌盐为硝酸锌。
[0009]步骤I)中，所述的有机溶剂为脂肪醇、酰胺类溶剂中的至少一种。
[0010]步骤1)中，锌盐的2112+、2-甲基咪唑、溶剂的用量比为(卜1.5)11111101:111111101:(20-50)
mlo
[0011]步骤2)中，悬浮液的质量浓度为0.5-2%。
[0012]步骤4)中，所述的溶剂为脂肪醇。
[0013]锌盐中的Zn2+、2-甲基咪卩坐、脂肪酸钠、脂肪醇的用量比为:lmmol: (l_2)mmol: (1-2)mmol:(200_300)mL。
[0014]步骤5)中，升温至110_130°C晶化2_6h。
[0015]步骤6)中所述的溶剂为脂肪醇。
[0016]步骤7)中所述的溶剂为卤代烃。
[0017]本发明的有益效果是:本发明制备的颗粒电极，可以有效降解处理印染废水中难以降解去除的有机物色度，例如处理含有罗丹明B等的印染废水。
【附图说明】
[0018]图1为γ-Α1203的表面形貌图；
图2为ZIF-8粉末的表面形貌图；
图3为γ -Al203@ZIF-8的表面形貌图；
图4为γ -Al203@ZIF-8的截面形貌图；
图5为传统颗粒电极与本发明颗粒电极对罗丹明B的去除效果对比图。
【具体实施方式】
[0019]一种颗粒电极的制备方法，包括以下步骤:
1)将锌盐与2-甲基咪唑混于有机溶剂中，充分混合，固液分离，得到固体，清洗，干燥，得到表层催化剂ZIF-8;
2)将上步得到的表层催化剂ZIF-8与溶剂充分混合，制成晶种悬浮液；
3)通过清洗、干燥、焙烧预处理γ-Al2O3,提拉法将预处理过后的γ -Al2O3浸渍于上步制得的悬浮液中，保持设定时间，取出后充分干燥；
4)将2-甲基咪唑、脂肪酸钠、锌盐混溶于溶剂中，得到成膜液；
5)将步骤3)得到的颗粒放置于反应釜中，并倒入成膜液，密封反应釜，升温晶化；
6)冷却至室温，取出颗粒，置于溶剂中清洗，除去表面未反应成分；
7)再将颗粒浸入与步骤6)所用溶剂不同的溶剂中清洗，取出干燥即可。
[0020]优选的，步骤I)中，所述的锌盐为硝酸锌。
[0021]优选的，步骤I)中，所述的有机溶剂为脂肪醇、酰胺类溶剂中的至少一种;进一步优选的，为甲醇、二甲基甲酰胺、二甲基乙酰胺中的至少一种。
[0022]优选的，步骤1)中，锌盐的2112+、2-甲基咪唑、溶剂的用量比为(1-1.5)11111101:1臟01:(20-50)mlo
[0023]优选的，步骤2)中，悬浮液的质量浓度为0.5-2%。
[0024]优选的，步骤3)中，保持设定时间为10_12h;
优选的，步骤4)中，所述的溶剂为脂肪醇;进一步优选的，为甲醇;所述的脂肪酸钠为甲酸钠;所述的锌盐为氯化锌；
优选的，步骤4)中，氯化锌中的Zn2+、2-甲基咪唑、甲酸钠、甲醇的用量比为:lmmol:(1-2)mmol:(l_2)mmol:(200-300)mL。
[0025]优选的，步骤5)中:升温至110_130°C晶化2_6h。
[0026]优选的，步骤7)中:与步骤6)所用溶剂不同的溶剂为卤代烃;进一步优选的，为氯仿。
[0027]下面结合具体实施例对本发明做进一步的说明:
实施例1:
1)配制一定比例的Zη (N O 3) 2和2 -甲基咪唑的甲醇溶液(Z η2 +、2 -甲基咪唑、溶剂甲醇的用量比为I.2mmol: ImmoI: 25ml)，室温下搅拌一段时间，离心分离得到白色固体，用甲醇清洗，过夜干燥，即制得表层催化剂ZIF-8;
2)将步骤(I)制备的ZIF-8加入到质量浓度为20%的甲醇水溶液中，制成浓度为2%的晶种悬浮液；
3)通过清洗、干燥、焙烧预处理γ-Al2O3,提拉法将预处理过的γ -Al2O3浸渍于步骤(2)制得的悬浮液中，保持10h，取出后室温干燥，120°C干燥一天，得到负载ZIF-8晶种的颗粒:
Y_Al2〇3@ZIF_8 ；
4)按一定比例称取一定量的2-甲基咪唑、甲酸钠和氯化锌，溶解于甲醇溶剂中，充分振荡溶解，制得成膜液；
其中，氯化锌中的Zn2+、2-甲基咪卩坐、甲酸钠、甲醇的用量比为:lmmol: lmmol:1mmol:200mLo