专利名称：一种电解用修饰石墨电极及其制备方法
技术领域：
本发明涉及电解用电极技术领域，具体地说是一种电解用修饰石墨电极及其制备方法。
背景技术：
有机电合成是一门涉及电化学、有机合成及化学工程的交叉学科。有机电合成被称为“古老的方法，崭新的技术”。有机电化学合成是有机电合成与电化学技术相结合的一门边缘学科，广泛应用于染料、药物、农药、香料、有机试剂、氨基酸等精细化学品及有机中间体的合成。电解氧化是有机电合成的重要方法，该方法在处理废水中具有无需添加氧化齐U，氧化有机物彻底，无二次污染，设备体积小，占地面积少，操作简便灵活等优点。电解氧化的机理分为直接氧化和间接氧化。直接电解氧化是直接利用阳极的高电位，通过直接的电子转移氧化溶液中的有机或无机化合物。间接氧化主要是通过电极的作用产生羟基自由基等活性基团，这些活性基团再氧化水体中的有机物。电解还原在电解过程中也同时存在， 在电解过程中如何使电解过程中的氧化还原反应最大限度的发挥作用，在废水处理过程中至关重要。申请号为97105754. O的中国专利公开了工业废水处理方法，其特征是在废水排放口安装一电解槽，让废水在电解槽中电解，经过砂滤和气搅球磨破粒之后，再回流到电解槽中电解，然后排放。本发明的方法和所用的设备简单，造价低，通用性强，无须投放化学试剂。中国专利ZL00132781. X公开了一种催化电解废水处理装置，包括直流电源，反应槽体、正负电极、进水管、出水管、和催化剂，其特征在于，电解装置的底部为“V”型，在底部有一进气口，或者进气口与进水口为一体，在进气口上部有一导流板，导流板下缘从反应装置底部的进气管上方开始延伸，上缘侧向展开至反应装置的上部。这种气体导流作用下的催化剂定向流动，增加催化剂的利用率，降低反应的能耗。申请号为200810103616. 6的中国专利公开了电化学降解与光催化氧化技术联用的废水处理方法及装置，发明涉及以金刚石薄膜电极为阳极的电化学降解与光催化氧化技术联用的废水处理方法及装置。联用装置由流动式电解槽和光催化反应器构成，污染物首先在流动式电解槽的阳极发生电催化氧化反应，电解出水进入光催化反应器进行进一步降解。通过两种工艺的组合，可以改善电化学部分析氧副反应引起的电流效率下降，因为电化学部分析出的氧气是光催化部分光生电子的良好捕获剂，可以提高光生电子、空穴的分离效率，提高光催化部分的催化降解能力。同时可以通过控制联用装置中各个部分的开或者关，根据废水中污染物的种类和浓度的不同选择合适的操作模式，如单独的电化学方法、单独的光催化方法、电化学与光催化联用方法等不同的操作模式。申请号为200910229452. 6的中国专利公开了一种电化学改性石墨电极由石墨本体、活化层构成，活化层附着在石墨本体表面上；其特征在于所述的活化层是直接由石墨本体在具有离子导电性的水性电解质溶液中经过电化学氧化和电化学还原之间的循环处理后得到的产物。将该电化学改性石墨电极用作电化学电容器的电极材料，具有高能量、高功率密度和高速充放电性能；还具有高导电性、低材料成本、高稳定性、长寿命、制造简易和生产成本低等优点。此外，本发明的电化学改性石墨电极也可以广泛应用于各应用电化学工程中作为电极材料使用。申请号为200810015773. I的中国专利公开了一种乙烯基型树脂浸溃石墨电极方法。包括将石墨电极成品放入浸溃容器密封，第一次抽真空，从浸溃容器一侧的管道吸入乙烯基型树脂浸没石墨电极工作表面，第二次抽真空，第一次加压，第三次抽真空，第二次加压，打开压力计的阀门进行卸压，抓取浸溃筐，取出浸溃后石墨电极，利用溶剂清除其表面树脂，常温放置到石墨电极表面无液体流下后进行聚合。采用本发明乙烯基型树脂浸溃石墨电极方法理过的石墨电极空隙内空气彻底排除，树脂充分浸润石墨微细孔道内壁，充满树脂，聚合完全，石墨表面无气泡无流淌现象，无溢出结巴现象，不易被氧化造成脱落，耐腐蚀性好，使用寿命长，此方法成本低，良好解决了渗透问题。如何提高电解氧化还原效率，并避免提高耗电量是本发明要解决的问题。
发明内容
本发明的目的是提供一种电解用修饰石墨电极及其制备方法，该电极用于废水处理时可提高电解过程中氧化还原效率，并避免提高耗电量。本发明采用的技术方案如下一种电解用修饰石墨电极，是由石墨本体和活化层组成，所述石墨本体由石墨板材组成，活化层是附着在石墨本体表面上，其特征在于所述的活化层是直接由石墨本体经过含有钛化合物的树脂浸溃液处理后得到的产物。所述树脂浸溃液为乙烯基型树脂、酚醛树脂或环氧树脂。所述的活化表层钛含量应大于5mg/Kg。所述的钛化合物的包括钛的氧化物、氢氧化物、有机盐或无机盐。最好为二氧化钛。一种电解用修饰石墨电极的制备方法，包括以下步骤1)根据需要加工所需的石墨本体石墨板；2 )将石墨板浸入树脂浸溃液中，树脂浸溃液为乙烯基型树脂、酚醛树脂或环氧树脂，其中含有钛化合物；3)在60 240°C下烘干；4)打磨电极表面至光滑。所述的钛化合物为二氧化钛。在将石墨板浸入树脂浸溃液中，过程中可以参照申请号为200810015773. I的中国专利公开的一种乙烯基型树脂浸溃石墨电极方法，进行抽真空，加速浸溃。浸溃时间根据料液流动性和是否抽真空，任意调整，时间长活化层厚，时间短活化层薄，而活化层在电解过程中基本不损耗，因此浸溃时间不重要，在烘干过程中，附着的物料还可浸入石墨板深层。为了使钛化合物能浸入石墨板表层，钛化合物颗粒度越小越好，应至少小于100微米，最好小于I微米。钛化合物在树脂浸溃液中的含量没有限定，但为了便于加工，通常可以为5 30%左右。打磨电极表面目的是去除电极表面的不导电的胶液层。本发明的电解用修饰电极可用于背景技术中所述电解中使用的电极，还可用于与此相关的电解处理废水的电解装置用电极，特别适用于正负极同质的电解过程。经过实验研究发现，石墨板中参杂钛的化合物可以显著提高电解氧化还原效率，可能是因为钛离子在电解过程中起到氧化还原催化作用，由于废水中有机物的浓度较低，因此很微量即可产生明显作用。同时在掺杂过程中由于石墨板本身的致密结构使得参杂量有限，基本不影响石墨的导电性，因此耗电量基本没变。由于电解效率提高了，单位电量去除的COD数量还提高了，起到了明显的节电效果。
具体实施例方式实施例I。电解用修饰石墨电极的制备，按照以下步骤I)根据需要加工所需的石墨本体石墨板，厚度为5毫米；2)将石墨板浸入树脂浸溃液中，树脂浸溃液为乙烯基型树脂，其中含有钛化合物·二氧化钛，料液应易于流动，并可附着于石墨板上，浸溃2 5分钟。3)在 60°C下烘干；4)打磨电极表面，去除电极表面的不导电的胶液层，露出光滑的石墨层得到电解用修饰石墨电极。将电极表面活化表层剥离约O. 5毫米，分析钛含量为5mg/Kg。应用该电解用修饰石墨电极进行电解废水试验，单位电量去除的COD数量还提高了 12%，消耗的电量没有改变。实施例2。与实施例I不同的是在120°C下烘干，活化表层分析钛含量为12mg/Kg。应用该电解用修饰石墨电极进行电解废水试验，单位电量去除的COD数量还提高了 17%，消耗的电量没有改变。实施例3。与实施例I不同的是在240°C下烘干，活化表层分析钛含量为35mg/Kg。应用该电解用修饰石墨电极进行电解废水试验，单位电量去除的COD数量还提高了 19%，消耗的电量增加了 2%。实施例4。与实施例I不同的是在140°C下烘干，活化表层分析钛含量为15mg/Kg。应用该电解用修饰石墨电极进行电解废水试验，单位电量去除的COD数量还提高了 16%，消耗的电量没有改变。实施例5。与实施例I不同的是树脂液为环氧树脂，在100°C下烘干，活化表层分析钛含量为10mg/Kgo应用该电解用修饰石墨电极进行电解废水试验，单位电量去除的COD数量还提高了 13%，消耗的电量没有改变。实施例6。与实施例I不同的是石墨板厚度为10毫米，树脂液为酚醛树脂，在140°C下烘干，活化表层分析钛含量为8mg/Kg。
应用该电解用修饰石墨电极进行电解废水试验，单位电量去除的COD数量还提高了 12%，消耗的电量 没有改变。
权利要求
1.一种电解用修饰石墨电极，是由石墨本体和活化层组成，所述石墨本体由石墨板材组成，活化层是附着在石墨本体表面上，其特征在于所述的活化层是直接由石墨本体经过含有钛化合物的树脂浸溃液处理后得到的产物。
2.根据权利要求I所述的电解用修饰石墨电极，其特征在于树脂浸溃液为乙烯基型树月旨、酚醛树脂或环氧树脂。
3.根据权利要求I所述的电解用修饰石墨电极，其特征在于活化表层钛含量应大于5mg/Kg。
4.根据权利要求I所述的电解用修饰石墨电极，其特征在于钛化合物包括钛的氧化物、氢氧化物、有机盐或无机盐。
5.根据权利要求4所述的电解用修饰石墨电极，其特征在于钛化合物为二氧化钛。
6.权利要求I所述的一种电解用修饰石墨电极的制备方法，包括以下步骤1)根据需要加工所需的石墨本体石墨板；2)将石墨板浸入树脂浸溃液中，树脂浸溃液为乙烯基型树月旨、酚醛树脂或环氧树脂，其中含有钛化合物；3)在60 240°C下烘干；4)打磨电极表面至光滑。
7.权利要求I所述的一种电解用修饰石墨电极的制备方法，其特征在于步骤3中的钛化合物为二氧化钛。
全文摘要
本发明提供一种电解用修饰石墨电极及其制备方法，涉及电解用电极技术领域，电解用修饰石墨电极是由石墨本体和活化层组成，所述石墨本体由石墨板材组成，活化层是附着在石墨本体表面上，其特征在于所述的活化层是直接由石墨本体经过含有钛化合物的树脂浸渍液处理后得到的产物，树脂浸渍液为乙烯基型树脂、酚醛树脂或环氧树脂。其制备方法，包括以下步骤1)根据需要加工所需的石墨本体石墨板；2)将石墨板浸入树脂浸渍液中，其中含有钛化合物；3)在60～240℃下烘干；4)打磨电极表面至光滑。本发明的电解用修饰石墨电极用于废水处理时可提高电解过程中氧化还原效率，并避免提高耗电量。
文档编号C25B11/14GK102719848SQ201210229948
公开日2012年10月10日 申请日期2012年7月4日 优先权日2012年7月4日
发明者丁春淡, 刘厚丽, 吴京, 吴玉凯, 唐崇新, 张存中, 王倩, 王立忠, 辛宝平, 陈甫雪 申请人:北京理工大学