專利名稱：聚間苯二胺的應(yīng)用的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及廢水處理領(lǐng)域，特別涉及聚間苯二胺處理廢水的應(yīng)用。
背景技術(shù)：
電吸附是近些年發(fā)展起來的一種新型水處理方法，是通過施加電壓或電流，在電極表面吸附溶液中的帶電粒子，當(dāng)電極飽和后可以通過撤去電場或施加反向電場使電極再生。相對于其他的水處理方法，具有投資少、能耗低、無二次污染、使用壽命長和再生容易等優(yōu)點(diǎn)，是一種既經(jīng)濟(jì)又有效的方法。因此，電吸附被看作是一種很有發(fā)展前途的水處理技術(shù)。根據(jù)電化學(xué)理論，在電極與電解質(zhì)溶液的兩相間施加低于溶液的分解電壓時(shí)，電荷會在極短距離內(nèi)重新分布、排列。作為補(bǔ)償，帶電電極會吸引溶液中的帶相反電荷的離 子，界面剩余電荷的變化將引起界面雙電層電位差的改變，從而形成緊密的雙電層，并在電極和電解液界面存儲電荷。目前廣泛應(yīng)用的雙電層模型是Gouy—Chapman一Stern (GCS)模型。GCS模型認(rèn)為，雙電層包括緊密層與分散層兩個(gè)部分，雙電層總的電壓降等于緊密層的電壓降和分散層的電壓降之和。電吸附過程同時(shí)包含著物理吸附和化學(xué)吸附兩種過程，但電吸附在其中仍起到了主導(dǎo)作用，吸附的最后結(jié)果是這三者之合。由于雙電層具有電容的特性，能進(jìn)行充電。在充電過程中，雙電層能將溶液中的離子吸附并保存在其中，積蓄一定的能量；在放電過程中，則能釋放出能量和離子，使得雙電層又獲得再生。吸附劑材料的選擇和電極的制備成型過程是電吸附技術(shù)實(shí)際應(yīng)用的關(guān)鍵。為了能吸附大量帶電粒子，吸附劑必須擁有較大的比表面積和良好的導(dǎo)電性能，因此碳基材料，或是基于碳基材料的復(fù)合材料成為常用電極材料。碳基材料在電吸附過程中表現(xiàn)出了較好的性能，但也存在一些問題，如吸附容量低，能耗大，材料價(jià)格昂貴，不易取得等。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種新的電極吸附材料聚間苯二胺及其應(yīng)用于重金屬離子的電吸附處理。本發(fā)明提供了一種聚間苯二胺用作電極吸附劑的新應(yīng)用。聚間苯二胺涂覆在電吸附電極的表面后能有效吸附溶液中的重金屬離子。本發(fā)明還提供了一種電吸附電極，其表面涂覆有聚間苯二胺。該電吸附電極能有效吸附溶液中重金屬離子。該電極創(chuàng)新性地應(yīng)用聚乙烯醇或殼聚糖等易得工業(yè)品作為粘結(jié)齊U，大大簡化了電極成型過程。用聚間苯二胺制備電吸附電極的過程為，按投料比，將聚間苯二胺加到成型粘結(jié)劑材料配成的溶液中，調(diào)成糊狀，均勻涂覆于電極支撐材料上，烘箱中干燥得到電吸附電極。作為優(yōu)選投料比為，l-2g聚間苯二胺加入到4_8ml粘結(jié)劑溶液中；作為優(yōu)選成型粘結(jié)劑材料為聚乙烯醇或殼聚糖,配成溶液的溶質(zhì)質(zhì)量分?jǐn)?shù)為2-4% ；作為優(yōu)選涂覆工藝為每片電極支撐材料上，涂覆50-100mg聚間苯二胺；作為優(yōu)選電極支撐材料為硬卡紙和金屬網(wǎng)，作為優(yōu)選烘箱中干燥處理溫度為60°C，干燥時(shí)間為24h。用聚間苯二胺制備的電吸附電極來處理含有重金屬離子溶液的步驟為將聚間苯二胺電極固定在電吸附容器中，電極用導(dǎo)線與電源相連，施加電壓，對含重金屬離子的溶液進(jìn)行吸附，監(jiān)測溶液電導(dǎo)率變化，以電導(dǎo)率變化表征溶液中重金屬離子濃度變化，待溶液電導(dǎo)率降至規(guī)定水平，處理完成。作為優(yōu)選含重金屬離子的溶液為工業(yè)廢水和高鹽堿地下水。本發(fā)明的有益效果是聚間苯二胺電吸附電極具有制作周期短，成本低的優(yōu)點(diǎn)； 以聚間苯二胺修飾的電極用于吸附重金屬離子時(shí)具有操作方便、重金屬離子去除率高、吸附容量大的優(yōu)點(diǎn)。


圖I :聚間苯二胺作為吸附電極，對含重金屬離子的溶液進(jìn)行電吸附時(shí)，Cu2+濃度與溶液電導(dǎo)率的關(guān)系
具體實(shí)施例方式在本發(fā)明詳細(xì)敘述和實(shí)施例中所示的各項(xiàng)測定值是按下述方法測定的吸附容量Q(mg · g-1)及去除率q(% )分別根據(jù)以下公式計(jì)算Q= (C0-Ct) V/mq% =(C0-Ct)/C0 X 100%式中，C0 :重金屬離子初始濃度(mg Γ1) ；Ct :吸附平衡時(shí)重金屬離子濃度；V :吸附時(shí)所用重金屬離子溶液體積(mL) ;m:吸附劑質(zhì)量。實(shí)施例I :涂覆有聚間苯二胺的電極，施加電壓處理含單一重金屬離子的溶液自制聚間苯二胺電極作為吸附電極將Ig聚間苯二胺加到4ml溶質(zhì)質(zhì)量分?jǐn)?shù)為2%的聚乙烯醇水溶液中，調(diào)成糊狀，將約1/10的糊狀混合物均勻涂覆于金屬網(wǎng)，烘箱中60°C干燥24h得電吸附電極。分別配置O. 25,0. 5、l、2、5、10mmol TlCuSO4溶液，以上述自制聚間苯二胺電極作為吸附電極對這些溶液進(jìn)行電吸附，重金屬離子濃度與溶液電導(dǎo)率的關(guān)系見圖I。配置濃度為5mmol TlCuSO4溶液，取80mL溶液置于吸附容器中，將含有50mg聚間苯二胺的電極放在電吸附容器中，電極用導(dǎo)線與電源相連，在-O. 4V下進(jìn)行電吸附試驗(yàn)，充分吸附，測定吸附后溶液的電導(dǎo)率，從圖I中找出與其相對應(yīng)的重金屬離子濃度，計(jì)算得到去除率為78%，吸附容量為400mg g'對比例I :聚間苯二胺粉末作為吸附劑、不施加電壓處理含單一重金屬離子的溶液配置濃度為5mmol PCuSC^溶液，取SOmL溶液置于吸附容器中，將聚間苯二胺粉末50mg放在電吸附容器中，進(jìn)行吸附試驗(yàn)，充分吸附，用與實(shí)施例I相同的方法測得去除率為29%,吸附容量為148mg g'
對比例2 :用聚乙烯醇包埋聚間苯二胺，不施加電壓處理含單一重金屬離子的溶液包埋劑PVA濃度為8%，包埋比為1:1，交聯(lián)時(shí)間為24h，并加入O. 2%的添加劑海藻酸鈉。取80mL濃度為5mmol Γ1的CuSO4溶液置于吸附容器中，取以上所述的PVA包埋的聚間苯二胺50mg作為吸附材料，進(jìn)行充分吸附，用與實(shí)施例I相同的方法測得去除率為52.4%。吸附容量為268. 3mg g'實(shí)施例2 :涂覆有聚間苯二胺的電極，施加電壓處理含多種重金屬離子的溶液自制聚間苯二胺電極作為吸附電極將Ig聚間苯二胺加到4ml溶質(zhì)質(zhì)量分?jǐn)?shù)為4%的殼聚糖水溶液中，調(diào)成糊狀，將約1/20的糊狀混合物均勻涂覆于硬卡紙，烘箱中60°C干燥24h得電吸附電極。配置濃度為均為5mmol L^1PbNO3> CuSO4混合溶液，取80mL溶液置于吸附容器中， 將含有50mg聚間苯二胺的電極放在電吸附容器中，電極用導(dǎo)線與電源相連，在-O. 4V進(jìn)行電吸附試驗(yàn)，達(dá)到充分吸附，重金屬離子的總?cè)コ蕿?1%。最大吸附容量為876mg g'對比例3 :聚間苯二胺粉末作為吸附劑、不施加電壓處理含多種重金屬離子的溶液配置濃度均為5mmol L^1PbNO3> CuSO4溶液，取80mL溶液置于吸附容器中，將聚間苯二胺粉末50mg放在電吸附容器中，進(jìn)行吸附試驗(yàn)，達(dá)到充分吸附，重金屬離子的總?cè)コ蕿?1%。最大吸附容量為335mg g'對比例4 :用聚乙烯醇包埋聚間苯二胺，不施加電壓處理含多種重金屬離子的溶液包埋劑PVA濃度為8%，包埋比為1:1，交聯(lián)時(shí)間為24h，并加入O. 2%的添加劑海藻酸鈉。配置濃度均為5mmol L-1PbNO3XuSO4混合溶液，取801^溶液置于吸附容器中，取以上所述的PVA包埋的聚間苯二胺50mg作為吸附材料，進(jìn)行充分吸附，最大去除率為34. 2%。最大吸附容量為370mg g'
權(quán)利要求
1.一種聚間苯二胺的應(yīng)用，其特征在于所述的應(yīng)用為聚間苯二胺用作電吸附電極材料的應(yīng)用。
2.一種吸附電極，其特征在于所述的吸附電極為利用聚間苯二胺為原料制成的。
3.如權(quán)利要求2所述的吸附電極，其特征在于所述的用聚間苯二胺制備電吸附電極的過程為，按投料比，將聚間苯二胺加到成型粘結(jié)劑材料配成的溶液中，調(diào)成糊狀，均勻涂覆于電極支撐材料上，烘干得到電吸附電極。
4.如權(quán)利要求3所述的吸附電極，其特征在于所述的投料比為，l_2g聚間苯二胺加入到4-8ml粘結(jié)劑溶液中。
5.如權(quán)利要求3所述的吸附電極，其特征在于所述的成型粘結(jié)劑材料為聚乙烯醇或殼聚糖，配成溶液的溶質(zhì)質(zhì)量分?jǐn)?shù)為2-4%。
6.如權(quán)利要求3所述的吸附電極，其特征在于所述的涂覆工藝為每片電極支撐材料上，涂覆50-100mg聚間苯二胺。
7.如權(quán)利要求3所述的吸附電極，其特征在于所述的電極支撐材料為硬卡紙或金屬網(wǎng)。
8.如權(quán)利要求2所述的吸附電極，其特征在于所述的吸附電極可以用來吸附溶液中的重金屬離子，具體步驟為，將聚間苯二胺電極固定在電吸附容器中，電極用導(dǎo)線與電源相連，施加電壓，對含重金屬離子的溶液進(jìn)行吸附，監(jiān)測溶液電導(dǎo)率變化，以電導(dǎo)率變化表征溶液中重金屬離子濃度變化，待溶液電導(dǎo)率降至規(guī)定水平，處理完成。
9.如權(quán)利要求8所述的吸附電極，其特征在于所述的含重金屬離子的溶液為工業(yè)廢水或高鹽堿地下水。
全文摘要
本發(fā)明提供了一種聚間苯二胺作為電吸附電極材料的應(yīng)用，以及聚間苯二胺制備的電吸附電極，將聚間苯二胺加到成型粘結(jié)劑材料配成的溶液中，調(diào)成糊狀，均勻涂覆于電極支撐材料上，烘干得到電吸附電極。該電極可以應(yīng)用于含有多種重金屬離子工業(yè)廢水的處理。本發(fā)明具有工藝簡單，成本低，制備周期短的優(yōu)點(diǎn)；以聚間苯二胺修飾的電極用于吸附重金屬離子時(shí)具有重金屬離子去除率高、吸附容量大的優(yōu)點(diǎn)，并且可重復(fù)利用。
文檔編號C02F103/06GK102923825SQ20121045133
公開日2013年2月13日 申請日期2012年11月12日 優(yōu)先權(quán)日2012年11月12日
發(fā)明者孔泳, 李偉, 陶宇煒, 謝愛娟, 羅士平, 姚超 申請人:常州大學(xué)