一種處理難降解有機廢水的無隔膜電-Fenton反應器的制造方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了屬于難降解有機廢水的電化學處理【技術領域】的一種處理難降解有機廢水的無隔膜電-Fenton反應器。該反應器由電解槽、電極插槽、三維多孔陰極板、基于NiO-CoO-CeO修飾的負載Pt鈦基陽極板、多孔曝氣管、電線和穩(wěn)壓穩(wěn)流電源組成；在電解槽兩個側壁的下部分別安裝一個多孔曝氣管；在電解槽上共安裝有4個電極插槽，每兩個插槽為一對，分別位于電解槽的正面和對面壁上，插槽上均勻分布寬度為2mm的卡位，用于插入陰極板和陽極板，卡位的間距為10mm；陰極板分布在陽極板的兩側。本發(fā)明的有益效果是，該反應器對含多種難降解有機化合物廢水處理效率高、成本低、操作簡單。
【專利說明】—種處理難降解有機廢水的無隔膜電-Fenton反應器
【技術領域】
[0001]本發(fā)明屬于難降解有機廢水的電化學處理【技術領域】，具體涉及一種處理難降解有機廢水的無隔膜電-Fenton反應器。
【背景技術】
[0002]電-Fenton法通過產(chǎn)生羥基自由基等強氧化性的活性基團來降解廢水中的有機污染物，具有無二次污染、成本低、適用性強、效率高等特點，在處理高濃度、難生化降解廢水方面具有應用潛力。為增強難生化降解廢水的電一Fenton法處理效果，提高電解槽單位體積有效反應面積、傳質效果和電流效率是非常關鍵的問題，因此需要開發(fā)新型高效的電-Fenton反應器。同時，將反應器的開發(fā)和與之相匹配的電極制備相結合進行，使電極的催化效率得到充分發(fā)揮是目前研究的重點之一。因此選擇適合的電極材料和對其改性，以改善電極的表面催化性能，便成了電化學工作者研究的新課題。近30年來，鈦基板電極已發(fā)展成為金屬氧化物電極的主要形式，目前修飾鈦電極所使用的金屬氧化物主要有氧化釕、氧化錳、氧化鉛、氧化鉬、氧化銥、錫銻氧化物等。電催化電極的表面微觀結構和狀態(tài)是影響電催化性能的重要因素，而電極的制備方法直接影響到電極的表面結構，因而選擇合適的電極制備方法是提高電極電催化活性至關重要的關鍵環(huán)節(jié)。目前還缺少將反應器的開發(fā)和與之相匹配的電極制備相結合方面的研究。
【發(fā)明內容】
[0003]本發(fā)明的目的是提供一種處理難降解有機廢水的無隔膜電-Fenton反應器。本發(fā)明的具體內容如下:
[0004]一種處理難降解有機廢水的無隔膜電-Fenton反應器由電解槽(I)，電極插槽
(2)，三維多孔陰極板(3)，基于N1-CoO-CeO修飾的負載Pt鈦基陽極板(4)，多孔曝氣管
[5]，電線(6)，穩(wěn)壓穩(wěn)流電源(7);在電解槽(I)兩個側壁的下部分別安裝一個多孔曝氣管
(5),多孔曝氣管(5)的直徑為5mm,在多孔曝氣管(5)上每隔2mm均勻分布直徑為0.5mm的小孔；在電解槽(I)上共安裝有4個電極插槽(2),每兩個插槽為一對,分別位于電解槽(I)的正面和對面壁上，插槽上均勻分布寬度為2mm的卡位，用于插入三維多孔陰極板(3)和基于N1-CoO-CeO修飾的負載Pt鈦基陽極板(4),卡位的間距為1mm;三維多孔陰極板(3)分布在基于N1-CoO-CeO修飾的負載Pt鈦基陽極板(4)的兩側；用電線(6)將三維多孔陰極板(3)和基于N1-CoO-CeO修飾的負載Pt鈦基陽極板(4)與穩(wěn)壓穩(wěn)流電源(9)相連。
[0005]其中，所述三維多孔陰極板由如下方法制備:
[0006](I)取5g乙炔黑加入500mL燒杯中，加入10mL去離子水并煮沸l(wèi)h，除去上層雜質并真空抽濾，將抽濾后的乙炔黑放入80°C烘箱中干燥12h，得到物質A ;
[0007](2)將物質A放入500mL燒杯中，向燒杯中加入10mL濃度為0.3mol/L的HNO3,攪拌6h后放入80°C烘箱中干燥24h，得到物質B ；
[0008](3)將長度為60mm、寬度為40mm、厚度為2mm鎳網(wǎng)放入100mL燒杯中，加入700mL去離子水并煮沸l(wèi)h，取出鎳網(wǎng)用250mL去離子水清洗，將清洗后的鎳網(wǎng)放入500mL燒杯中，加入10mL濃度為0.lmol/L的鹽酸溶液浸泡0.5h，然后取出鎳網(wǎng)用250mL去離子水沖洗，晚干后得到物質C ；
[0009](4)將3.5g物質B放入500mL燒杯中，然后加入1mL濃度為3.5mol/L的Na2SO4水溶液、7.5mL質量百分比濃度為20%的聚氧乙烯-8-辛基苯基醚水溶液、50mL異丙醇、30mL叔丁醇,在100r/min條件下攪拌1min,然后加入5.5mL質量百分比濃度為60%的聚四氟乙烯乳液，在lOOr/min條件下攪拌lOmin，得到溶液A，將溶液A放入80°C恒溫水浴鍋中，至溶液呈膏狀，得到膏狀物A ；
[0010](5)將膏狀物A涂抹在物質C的一側得到物質D，將物質D放于壓片機上，在壓力為2t條件下保壓lmin,得到物質E ；
[0011](6)將50ml濃度為0.5mol/L的AgNO3加入150ml異丙醇中，得到溶液B ；
[0012](7)將 20ml 濃度為 0.5mol/L 的 Ce (NO3)2 溶液和 70ml 濃度為 0.5mol/L 的 MnCl2溶液加入到10ml異丙醇和5ml濃鹽酸中，然后再加入20ml濃度為0.5mol/L的SnCl4溶液，搖勻得到溶液C ;
[0013](8)將0.4g物質B放入500mL燒杯中，然后加入5.5mL濃度為3.5mol/L的Na2SO4水溶液、4.5mL質量百分比濃度為20%的聚氧乙烯-8-辛基苯基醚水溶液、30mL異丙醇、20mL叔丁醇、5mL溶液B、7mL溶液C，在100r/min條件下攪拌lOmin，然后加入1.5mL質量百分比濃度為60%的聚四氟乙烯乳液，在100r/min條件下攪拌lOmin，得到溶液D，將溶液D放入80°C恒溫水浴 鍋中，至溶液呈膏狀，得到膏狀物B ；
[0014](9)將膏狀物B涂抹在物質E的另一側得到物質F，將物質F放于壓片機上，在壓力為2t條件下保壓lmin,得到物質G ；
[0015](10)將物質G放入300°C馬弗爐中煅燒lh，然后放在熱壓機中，在溫度為350°C，壓力為lot的條件下保壓lmin，冷卻后即可得到用于電-Fenton陰極產(chǎn)生雙氧水的三維多孔陰極板。
[0016]所述基于N1-CoO-CeO修飾的負載Pt鈦基陽極板由如下方法制備:
[0017](I)用240號氧化鋁耐水砂紙將鈦片表面打磨至出現(xiàn)金屬光澤，然后將其放入培養(yǎng)皿中，倒入50mL丙酮，在40kHz超聲波清洗儀中用洗滌劑溶液清洗除油30min，取出先用自來水沖洗，再用去離子水沖洗，然后放置在40kHz超聲波清洗儀中用去離子水清洗15min ；
[0018](2)將步驟(1)得到的鈦片放置在10%的草酸溶液中刻蝕2h，然后取出先用自來水沖洗，再用去離子水沖洗后放置在40kHz超聲波儀器中用去離子水清洗15min，晾干后保存在無水乙醇中備用；
[0019](3)利用輝光放電對步驟(2)得到的鈦片表面進行預處理lOmin，然后在MS56A型高真空多靶磁控濺射機上完成磁控濺射鍍鉬得到物質A，其中陰極靶材為鉬片，鈦片作為陽極基片，操作模式為射頻濺射，真空度為8.0X10_2Pa，功率為100W，氬氣壓力為Ipa ；
[0020](4)將正丁醇、異丙醇、異丁醇、無水乙醇按等體積比例混合，得到溶液AjfNi (NO3)2.6H20溶于水中制成濃度為0.5mol/L的溶液并加入5滴硝酸以防水解，得到溶液B ；將Co (NO3)2溶于水中制成濃度為0.5mol/L的溶液，加入5滴硝酸以防水解，得到溶液C ;將Ce(NO3)2溶于水中制成濃度為0.5mol/L的溶液，加入5滴硝酸以防水解，得到溶液D ;[0021](5)將溶液B、溶液C、溶液D按體積比10: 10:1混合，得到溶液El，將溶液El與溶液A等體積比混合，搖勻后分成等量4份，得到溶液F1-1、溶液F1-2、溶液F1-3、溶液F1-4 ；
[0022](6)將溶液B、溶液C、溶液D按體積比5: 5:1混合，得到溶液E2，將溶液E2與溶液A等體積比混合，搖勻后分成等量2份，得到溶液F2-1、溶液F2-2 ；
[0023](7)將溶液B、溶液C、溶液D按體積比1:1:1混合，得到溶液E3，將溶液E3與溶液A等體積比混合，搖勻后分成等量3份，得到溶液F3-1、溶液F3-2、溶液F3-3 ；
[0024](8)將溶液B、溶液C、溶液D按體積比1:1: 5混合，得到溶液E4，將溶液E4與溶液A等體積比混合，搖勻后分成等量2份，得到溶液F4-1、溶液F4-2 ；
[0025](9)將溶液B、溶液C、溶液D按體積比1:1: 10混合，得到溶液E5，將溶液E5與溶液A等體積比混合，搖勻后分成等量4份，得到溶液F5-1、溶液F5-2、溶液F5-3、溶液F5-4 ；
[0026](10)將步驟(3)得到的物質A浸入到溶液Fl-1中，并在磁力攪拌器作用下均勻浸潰，3h后取出晾干，然后在100°C條件下干燥10h，得到物質BI ；
[0027](11)將物質BI浸入到溶液F1-2中，并在磁力攪拌器作用下均勻浸潰，3h后取出晾干，然后在100°C條件下干燥10h，將干燥后的物質置于馬弗爐中在600°C條件下焙燒4h，得到物質B2 ；
[0028](12)將物質B2浸入到溶液F1-3中，并在磁力攪拌器作用下均勻浸潰，3h后取出晾干，然后在100°c條件下干燥10h，得到物質B3 ；
[0029](13)將物質B3浸入到溶液F1-4中，并在磁力攪拌器作用下均勻浸潰，3h后取出晾干，然后在100°c條件下干燥10h，將干燥后的物質置于馬弗爐中在600°C條件下焙燒4h，得到物質B4 ；
[0030](14)將物質B4浸入到溶液F2-1中，并在磁力攪拌器作用下均勻浸潰，3h后取出晾干，然后在100°c條件下干燥10h，得到物質Cl ；
[0031](15)將物質Cl浸入到溶液F2-2中，在磁力攪拌器作用下均勻浸潰3h后取出晾干，在100°c條件下干燥10h，將干燥后的物質置于馬弗爐中在600°C條件下焙燒4h，得到物質C2 ；
[0032](16)將物質C2浸入到溶液F3-1中，并在磁力攪拌器作用下均勻浸潰，3h后取出晾干，然后在100°c條件下干燥10h，得到物質Dl ；
[0033](17)將物質Dl浸入到溶液F3-2中，并在磁力攪拌器作用下均勻浸潰，3h后取出晾干，然后在100°c條件下干燥10h，得到物質D2 ；
[0034](18)將物質D2浸入到溶液F3-3中，在磁力攪拌器作用下均勻浸潰3h后取出晾干，在100°c條件下干燥10h，將干燥后的物質置于馬弗爐中在600°C條件下焙燒4h，得到物質D3 ；
[0035](19)將物質D3浸入到溶液F4-1中，并在磁力攪拌器作用下均勻浸潰，3h后取出晾干，然后在100°c條件下干燥10h，得到物質El ；
[0036](20)將物質El浸入到溶液F4-2中，并在磁力攪拌器作用下均勻浸潰，3h后取出晾干，然后在100°c條件下干燥10h，將干燥后的物質置于馬弗爐中在600°C條件下焙燒4h，得到物質E2 ；[0037](21)將物質E2浸入到溶液F5-1中，并在磁力攪拌器作用下均勻浸潰，3h后取出晾干，然后在100°C條件下干燥10h，得到物質Fl ；
[0038](22)將物質Fl浸入到溶液F5-2中，并在磁力攪拌器作用下均勻浸潰，3h后取出晾干，然后在100°c條件下干燥10h，將干燥后的物質置于馬弗爐中在600°C條件下焙燒4h，得到物質F2 ；
[0039](23)將物質F2浸入到溶液F5-3中，并在磁力攪拌器作用下均勻浸潰，3h后取出晾干，然后在100°c條件下干燥10h，得到物質F3 ；
[0040](24)將物質F3浸入到溶液F5-4中，并在磁力攪拌器作用下均勻浸潰，3h后取出晾干，然后在100°c條件下干燥10h，將干燥后的物質置于馬弗爐中在600°C條件下焙燒4h，得到的物質即為基于N1-CoO-CeO修飾的負載Pt鈦基陽極板。
[0041]本發(fā)明的有益效果是，該無隔膜電-Fenton反應器對含多種難降解有機化合物廢水處理效率高、成本低、操作簡單。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0042]附圖1是一種處理難降解有機廢水的無隔膜電-Fenton反應器的透視圖。附圖1中，I為電解槽，2為電極插槽，3為三維多孔陰極板，4為基于N1-CoO-CeO修飾的負載Pt鈦基陽極板，5為多孔曝氣管，6為電線，7為穩(wěn)壓穩(wěn)流電源。
【具體實施方式】 [0043]實施例
[0044](I) 一種處理難降解有機廢水的無隔膜電-Fenton反應器的制備過程如下:
[0045]電解槽的長為60mm,寬為50mm,高為120mm。在電解槽兩個側壁的下部分別安裝一個直徑為5mm的多孔曝氣管，多孔曝氣管距電解槽底部的距離為15mm，在多孔曝氣管上每隔2mm均勻分布直徑為0.5mm的小孔；共有4個電極插槽,每兩個插槽為一對,分別位于電解槽的正面和對面壁上，下面的插槽距電解槽底部的距離為35mm，上面的插槽距電解槽底部的距離為85mm,每個插槽上均勻分布寬度為2mm的卡位,卡位的間距為1mm,用于插入長度為60mm、寬度為40mm、厚度為2mm的三維多孔陰極板和基于N1-CoO-CeO修飾的負載Pt鈦基陽極板。三維多孔陰極板分布在基于N1-CoO-CeO修飾的負載Pt鈦基陽極板的兩側，用電線將三維多孔陰極板和基于N1-CoO-CeO修飾的負載Pt鈦基陽極板與穩(wěn)壓穩(wěn)流電源相連。
[0046](2)三維多孔陰極板由如下方法制備:
[0047]取5g乙炔黑加入500mL燒杯中，加入10mL去離子水并煮沸l(wèi)h，除去上層雜質并真空抽濾，將抽濾后的乙炔黑放入80°C烘箱中干燥12h，得到物質A ;將物質A放入500mL燒杯中，向燒杯中加入10mL濃度為0.3mol/L的HNO3，攪拌6h后放入80°C烘箱中干燥24h，得到物質B ；
[0048]將長度為60mm、寬度為40mm、厚度為2mm的鎳網(wǎng)放入100mL燒杯中，加入7OOmL去離子水并煮沸l(wèi)h，取出鎳網(wǎng)用250mL去離子水清洗，將清洗后的鎳網(wǎng)放入500mL燒杯中，加入10mL濃度為0.lmol/L的鹽酸溶液浸泡0.5h，然后取出鎳網(wǎng)用250mL去離子水沖洗，晚干后得到物質C ；[0049]將3.5g物質B放入500mL燒杯中，然后加入1mL濃度為3.5mol/L的Na2SO4水溶液、7.5mL質量百分比濃度為20%的聚氧乙烯-8-辛基苯基醚水溶液、50mL異丙醇、30mL叔丁醇，在100r/min條件下攪拌1min,然后加入5.5mL質量百分比濃度為60%的聚四氟乙烯乳液，在100r/min條件下攪拌lOmin，得到溶液A，將溶液A放入80°C恒溫水浴鍋中，至溶液呈膏狀，得到膏狀物A ；
[0050]將膏狀物A涂抹在物質C的一側得到物質D，將物質D放于壓片機上，在壓力為2t條件下保壓lmin,得到物質E ；
[0051]將50ml濃度為0.5mol/L的AgNO3加入150ml異丙醇中，得到溶液B ;將20ml濃度為0.5mol/L的Ce (NO3)2溶液和70ml濃度為0.5mol/L的MnCl2溶液加入到10ml異丙醇和5ml濃鹽酸中，然后再加入20ml濃度為0.5mol/L的SnCl4溶液，搖勻得到溶液C ；
[0052]將0.4g物質B放入500mL燒杯中，然后加入5.5mL濃度為3.5mol/L的Na2SO4水溶液、4.5mL質量百分比濃度為20%的聚氧乙烯-8-辛基苯基醚水溶液、30mL異丙醇、20mL叔丁醇、5mL溶液B、7mL溶液C,在100r/min條件下攪拌1min,然后加入1.5mL質量百分比濃度為60%的聚四氟乙烯乳液，在100r/min條件下攪拌lOmin，得到溶液D，將溶液D放入80°C恒溫水浴鍋中，至溶液呈膏狀，得到膏狀物B ；
[0053]將膏狀物B涂抹在物質E的另一側得到物質F，將物質F放于壓片機上，在壓力為2t條件下保壓lmin,得到物質G ；
[0054]將物質G放入300 °C馬弗爐中煅燒Ih，然后放在熱壓機中，在溫度為350°C，壓力為1t的條件下保壓lmin，冷卻后即可得到用于電-Fenton陰極產(chǎn)生雙氧水的三維多孔陰極板。
[0055](3)基于N1-CoO-CeO修飾的負載Pt鈦基陽極板由如下過程制備:
[0056]將長度為60mm、寬度為40mm、厚度為2mm的鈦片用240號氧化招耐水砂紙打磨至表面出現(xiàn)金屬光澤，然后將其放入培養(yǎng)皿中，倒入50mL丙酮，在40kHz超聲波清洗儀中用洗滌劑溶液清洗除油30min，然后取出先用500mL自來水沖洗，再用10mL去離子水沖洗，再放置在40kHz超聲波清洗儀中用去離子水清洗15min ;然后將清洗后的鈦片放置在10mL質量濃度為10%的草酸溶液中刻蝕2h，取出先用500mL自來水沖洗，再用10mL去離子水沖洗，再放置在40kHz超聲波儀器中用去離子水清洗15min，晾干后保存在無水乙醇中備用；
[0057]取出保存在無水乙醇中的鈦片，利用輝光放電對其表面進行預處理lOmin，然后在MS56A型高真空多靶磁控濺射機上完成磁控濺射鍍鉬得到物質A，其中陰極靶材為鉬片，鈦片作為陽極基片，操作模式為射頻濺射，真空度為8.0X10_2Pa，功率為100W，氬氣壓力為Ipa ；
[0058]將150mL正丁醇、150mL異丙醇、150mL異丁醇和150mL無水乙醇混合均勻，得到600mL溶液A ;將29.1克Ni (NO3) 2.6H20溶于200mL水中制成濃度為0.5mol/L的溶液，加入5滴硝酸以防水解，得到溶液B ;將40.4克Co(NO3)2溶于200mL水中制成濃度為0.5mol/L的溶液，加入5滴硝酸以防水解，得到溶液C:將52.8克Ce (NO3) 2溶于200mL水中制成濃度為0.5mol/L的溶液，加入5滴硝酸以防水解，得到溶液D ；
[0059]將50mL溶液B、50mL溶液C、5mL溶液D混合，得到105mL溶液ElJf 105mL溶溶液El與105mL溶溶液A比混合，搖勻后分成等量4份，得到52.5mL溶液Fl-1、52.5mL溶液Fl-2、52.5mL 溶液 Fl_3、52.5mL 溶液 Fl-4 ；[0060]將25mL溶液B、25mL溶液C、5mL溶液D混合，得到55mL溶液E2，將55mL溶液E2與55mL溶液A混合，搖勻后分成等量2份，得到55mL溶液F2_l、55mL溶液F2-2 ；
[0061]將25mL溶液B、25mL溶液C、25mL溶液D混合，得到75mL溶液E3，將75mL溶液E3與75mL溶液A混合，搖勻后分成等量3份，得到50mL溶液F3_l、50mL溶液F3_2、50mL溶液F3-3 ；
[0062]將1mL溶液B、10mL溶液C、50mL溶液D混合，得到70mL溶液E4，將70mL溶液E4與70mL溶液A混合，搖勻后分成等量2份，得到70mL溶液F4_l、70mL溶液F4-2 ；
[0063]將1mL溶液B、10mL溶液C、10mL溶液D混合，得到120mL溶液E5，將120mL溶液E5與120mL溶液A混合，搖勻后分成等量4份，得到60mL溶液F5_l、60mL溶液F5_2、60mL溶液 F5-3、60mL 溶液 F5-4 ；
[0064]將物質A浸入到52.5mL溶液Fl-1中，并在磁力攪拌器作用下均勻浸潰，3h后取出晾干，然后在100°C條件下干燥10h，得到物質BI ；
[0065]將BI浸入到52.5mL溶液F1-2中，并在磁力攪拌器作用下均勻浸潰，3h后取出晾干，然后在100°c條件下干燥10h，將干燥后的物質置于馬弗爐中在600°C條件下焙燒4h，得到物質B2 ；
[0066]將B2浸入2到52.5mL溶液Fl_3中，并在磁力攪拌器作用下均勻浸潰,3h后取出晾干，然后在100°c條件下干燥10h，得到物質B3 ；
[0067]將B3浸入3到 52.5mL溶液Fl_4中，并在磁力攪拌器作用下均勻浸潰，3h后取出晾干，然后在100°c條件下干燥10h，將干燥后的物質置于馬弗爐中在600°C條件下焙燒4h，得到物質B4 ；
[0068]將B4浸入到55mL溶液F2-1中，并在磁力攪拌器作用下均勻浸潰，3h后取出晾干，然后在100°c條件下干燥10h，得到物質Cl ；
[0069]將Cl浸入到55mL溶液F2_2中，并在磁力攪拌器作用下均勻浸潰，3h后取出晾干，然后在100°C條件下干燥10h，將干燥后的物質置于馬弗爐中在600°C條件下焙燒4h，得到物質C2 ；
[0070]將C2浸入到50mL溶液F3_l中，并在磁力攪拌器作用下均勻浸潰，3h后取出晾干，然后在100°c條件下干燥10h，得到物質Dl ；
[0071 ] 將Dl浸入到50mL溶液F3_2中，并在磁力攪拌器作用下均勻浸潰，3h后取出晾干，然后在100°c條件下干燥10h，得到物質D2 ；
[0072]將D2浸入到50mL溶液F3_3中，并在磁力攪拌器作用下均勻浸潰，3h后取出晾干，然后在100°C條件下干燥10h，將干燥后的物質置于馬弗爐中在600°C條件下焙燒4h，得到物質D3 ；
[0073]將物質D3浸入到70mL溶液F4_l中，并在磁力攪拌器作用下均勻浸潰，3h后取出晾干，然后在100°C條件下干燥10h，得到物質El ；
[0074]將物質El浸入到70mL溶液F4-2中，并在磁力攪拌器作用下均勻浸潰，3h后取出晾干，然后在100°c條件下干燥10h，將干燥后的物質置于馬弗爐中在600°C條件下焙燒4h，得到物質E2 ；
[0075]將E2浸入到60mL溶液F5_l中，并在磁力攪拌器作用下均勻浸潰，3h后取出晾干，然后在100°c條件下干燥10h，得到物質Fl ；[0076]將Fl浸入到60mL溶液F5-2中，在磁力攪拌器作用下均勻浸潰，3h后取出晾干后在100°C條件下干燥10h，將干燥后的物質置于馬弗爐中在600°C條件下焙燒4h，得到物質F2 ；
[0077]將F2浸入到60mL溶液F5_3中，并在磁力攪拌器作用下均勻浸潰，3h后取出晾干，然后在100°c條件下干燥10h，得到物質F3 ；
[0078]將F3浸入到60mL溶液F5_4中，并在磁力攪拌器作用下均勻浸潰，3h后取出晾干，然后在100°C條件下干燥10h，將干燥后的物質置于馬弗爐中在600°C條件下焙燒4h，得到的物質即為基于N1-CoO-CeO修飾的負載Pt鈦基陽極板。
[0079](4)降解實驗
[0080]運用本發(fā)明得到的無隔膜電-Fenton反應器對含多種難降解有機化合物廢水進行了降解試驗，結果表明該無隔膜電-Fenton反應器能夠高效去除廢水中的多種難降解有機化合物，當進水C OD為346mg/L時，處理后出水中的COD降低到37mg/L。
【權利要求】
1.一種處理難降解有機廢水的無隔膜電-Fenton反應器，其特征在于，該反應器由該反應器由電解槽、電極插槽、三維多孔陰極板、基于N1-CoO-CeO修飾的負載Pt鈦基陽極板、多孔曝氣管、電線和穩(wěn)壓穩(wěn)流電源組成；在電解槽兩個側壁的下部分別安裝一個多孔曝氣管，多孔曝氣管的直徑為5mm，在多孔曝氣管上每隔2mm均勻分布直徑為0.5mm的小孔；在電解槽上共安裝有4個電極插槽，每兩個插槽為一對，分別位于電解槽的正面和對面壁上，插槽上均勻分布寬度為2mm的卡位,用于插入三維多孔陰極板和基于N1-CoO-CeO修飾的負載Pt鈦基陽極板，卡位的間距為1mm ;三維多孔陰極板分布在基于N1-CoO-CeO修飾的負載Pt鈦基陽極板的兩側；用電線將三維多孔陰極板和基于N1-CoO-CeO修飾的負載Pt鈦基陽極板與穩(wěn)壓穩(wěn)流電源相連；其中，三維多孔陰極板由如下方法制備: (1)取5g乙炔黑加入500mL燒杯中，加入10mL去離子水并煮沸l(wèi)h，除去上層雜質并真空抽濾，將抽濾后的乙炔黑放入80°C烘箱中干燥12h，得到物質A ； (2)將物質A放入500mL燒杯中，向燒杯中加入10mL濃度為0.3mol/L的HNO3,攪拌6h后放入80°C烘箱中干燥24h，得到物質B ； (3)將將長度為60mm、寬度為40mm、厚度為2mm鎳網(wǎng)放入100mL燒杯中，加入700mL去離子水并煮沸l(wèi)h，取出鎳網(wǎng)用250mL去離子水清洗，將清洗后的鎳網(wǎng)放入500mL燒杯中，加入10mL濃度為0.lmol/L的鹽酸溶液浸泡0.5h，然后取出鎳網(wǎng)用250mL去離子水沖洗，晾干后得到物質C ； (4)將3.5g物質B放入500mL燒杯中，然后加入1mL濃度為3.5mol/L的Na2SO4水溶液、7.5mL質量百分比濃度為20%的聚氧乙烯-8-辛基苯基醚水溶液、50mL異丙醇、30mL叔丁醇，在100r/min條件下攪拌1min,然后加入5.5mL質量百分比濃度為60%的聚四氟乙烯乳液，在100r/min條件下攪拌lOmin，得到溶液A，將溶液A放入80°C恒溫水浴鍋中，至溶液呈膏狀，得到膏狀 物A ； (5)將膏狀物A涂抹在物質C的一側得到物質D，將物質D放于壓片機上，在壓力為2t條件下保壓lmin,得到物質E ； (6)將50ml濃度為0.5mol/L的AgNO3加入150ml異丙醇中，得到溶液B ； (7)將20ml濃度為0.5mol/L的Ce (NO3)2溶液和70ml濃度為0.5mol/L的MnCl2溶液加入到10ml異丙醇和5ml濃鹽酸中，然后再加入20ml濃度為0.5mol/L的SnCl4溶液，搖勻得到溶液C ； (8)將0.4g物質B放入500mL燒杯中，然后加入5.5mL濃度為3.5mol/L的Na2SO4水溶液、4.5mL質量百分比濃度為20%的聚氧乙烯-8-辛基苯基醚水溶液、30mL異丙醇、20mL叔丁醇、5mL溶液B、7mL溶液C,在100r/min條件下攪拌1min,然后加入1.5mL質量百分比濃度為60%的聚四氟乙烯乳液，在100r/min條件下攪拌lOmin，得到溶液D，將溶液D放入80°C恒溫水浴鍋中，至溶液呈膏狀，得到膏狀物B ； (9)將膏狀物B涂抹在物質E的另一側得到物質F，將物質F放于壓片機上，在壓力為2t條件下保壓lmin,得到物質G ； (10)將物質G放入300°C馬弗爐中煅燒lh，然后放在熱壓機中，在溫度為350°C，壓力為1t的條件下保壓lmin，冷卻后即可得到用于電-Fenton陰極產(chǎn)生雙氧水的三維多孔陰極板。
2.根據(jù)權利要求1所述一種處理難降解有機廢水的無隔膜電-Fenton反應器，其特征在于，該裝置中的基于N1-CoO-CeO修飾的負載Pt鈦基陽極板由如下方法制備: (1)用240號氧化鋁耐水砂紙將鈦片表面打磨至出現(xiàn)金屬光澤，然后將其放入培養(yǎng)皿中，倒入50mL丙酮，在40kHz超聲波清洗儀中用洗滌劑溶液清洗除油30min，取出先用自來水沖洗，再用去離子水沖洗，然后放置在40kHz超聲波清洗儀中用去離子水清洗15min ； (2)將步驟(1)得到的鈦片放置在10%的草酸溶液中刻蝕2h，然后取出先用自來水沖洗，再用去離子水沖洗后放置在40kHz超聲波儀器中用去離子水清洗15min，晾干后保存在無水乙醇中備用； (3)利用輝光放電對步驟(2)得到的鈦片表面進行預處理lOmin，然后在MS56A型高真空多靶磁控濺射機上完成磁控濺射鍍鉬得到物質A，其中陰極靶材為鉬片，鈦片作為陽極基片，操作模式為射頻濺射，真空度為8.0X10_2Pa，功率為100W，氬氣壓力為Ipa ； (4)將正丁醇、異丙醇、異丁醇、無水乙醇按等體積比例混合，得到溶液AjfNi (NO3)2.6H20溶于水中制成濃度為0.5mol/L的溶液并加入5滴硝酸以防水解，得到溶液B ；將Co (NO3)2溶于水中制成濃度為0.5mol/L的溶液，加入5滴硝酸以防水解，得到溶液C ;將Ce(NO3)2溶于水中制成濃度為0.5mol/L的溶液，加入5滴硝酸以防水解，得到溶液D ; (5)將溶液B、溶液C、溶液D按體積比10: 10: I混合，得到溶液E1，將溶液El與溶液A等體積比混合，搖勻后分成等量4份，得到溶液Fl-1、溶液F1-2、溶液F1-3、溶液F1-4 ； (6)將溶液B、溶液C、溶液D按體積比5: 5: I混合，得到溶液E2，將溶液E2與溶液A等體積比混合，搖勻后分成等量2份，得到溶液F2-1、溶液F2-2 ； (7)將溶液B、溶液C、溶液D按體積比1:1:1混合，得到溶液E3，將溶液E3與溶液A等體積比混合，搖勻后分成等量3份，得到溶液F3-1、溶液F3-2、溶液F3-3 ； (8)將溶液B、溶液C、溶液D按體積比1:1: 5混合，得到溶液E4，將溶液E4與溶液A等體積比混合，搖勻后分成等量2份，得到溶液F4-1、溶液F4-2 ； (9)將溶液B、溶液C、溶液D按體積比1:1: 10混合，得到溶液E5，將溶液E5與溶液A等體積比混合，搖勻后分成等量4份，得到溶液F5-1、溶液F5-2、溶液F5-3、溶液F5-4 ； (10)將步驟(3)得到的物質A浸入到溶液Fl-1中，并在磁力攪拌器作用下均勻浸潰，3h后取出晾干，然后在100°C條件下干燥10h，得到物質BI ； (11)將物質BI浸入到溶液F1-2中，并在磁力攪拌器作用下均勻浸潰，3h后取出晾干，然后在100°C條件下干燥10h，將干燥后的物質置于馬弗爐中在600°C條件下焙燒4h，得到物質B2 ； (12)將物質B2浸入到溶液F1-3中，并在磁力攪拌器作用下均勻浸潰，3h后取出晾干，然后在100°C條件下干燥10h，得到物質B3 ； (13)將物質B3浸入到溶液F1-4中，并在磁力攪拌器作用下均勻浸潰，3h后取出晾干，然后在100°C條件下干燥10h，將干燥后的物質置于馬弗爐中在600°C條件下焙燒4h，得到物質B4 ； (14)將物質B4浸入到溶液F2-1中，并在磁力攪拌器作用下均勻浸潰，3h后取出晾干，然后在100°C條件下干燥10h，得到物質Cl ； (15)將物質Cl浸入到溶液F2-2中，在磁力攪拌器作用下均勻浸潰3h后取出晾干，在100°C條件下干燥10h，將干燥后的物質置于馬弗爐中在600°C條件下焙燒4h，得到物質C2 ；(16)將物質C2浸入到溶液F3-1中，并在磁力攪拌器作用下均勻浸潰，3h后取出晾干，然后在100°C條件下干燥10h，得到物質Dl ； (17)將物質Dl浸入到溶液F3-2中，并在磁力攪拌器作用下均勻浸潰，3h后取出晾干，然后在100°C條件下干燥10h，得到物質D2 ； (18)將物質D2浸入到溶液F3-3中，在磁力攪拌器作用下均勻浸潰3h后取出晾干，在100°C條件下干燥10h，將干燥后的物質置于馬弗爐中在600°C條件下焙燒4h，得到物質D3 ； (19)將物質D3浸入到溶液F4-1中，并在磁力攪拌器作用下均勻浸潰，3h后取出晾干，然后在100°C條件下干燥10h，得到物質El ； (20)將物質El浸入到溶液F4-2中，并在磁力攪拌器作用下均勻浸潰，3h后取出晾干，然后在100°C條件下干燥10h，將干燥后的物質置于馬弗爐中在600°C條件下焙燒4h，得到物質E2 ； (21)將物質E2浸入到溶液F5-1中，并在磁力攪拌器作用下均勻浸潰，3h后取出晾干，然后在100°C條件下干燥10h，得到物質Fl ； (22)將物質Fl浸入到溶液F5-2中，并在磁力攪拌器作用下均勻浸潰，3h后取出晾干，然后在100°C條件下干燥10h，將干燥后的物質置于馬弗爐中在600°C條件下焙燒4h，得到物質F2 ； (23)將物質F2浸入到溶液F5-3中，并在磁力攪拌器作用下均勻浸潰，3h后取出晾干，然后在100°C條件下干燥 10h，得到物質F3 ； (24)將物質F3浸入到溶液F5-4中，并在磁力攪拌器作用下均勻浸潰，3h后取出晾干，然后在100°C條件下干燥10h，將干燥后的物質置于馬弗爐中在600°C條件下焙燒4h，得到的物質即為基于N1-CoO-CeO修飾的負載Pt鈦基陽極板。
【文檔編號】C02F1/467GK104030415SQ201410281314
【公開日】2014年9月10日 申請日期:2014年6月23日 優(yōu)先權日:2014年6月23日
【發(fā)明者】丁愛中, 謝恩, 豆俊峰, 鄭蕾, 許新宜 申請人:北京師范大學