一種用于污水處理的新型石墨烯電極的制備方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種用于污水處理的新型石墨烯電極的制備方法，包括以下步驟：采用鐵、鉑、鈷或導電玻璃為基底，通過化學氣相沉淀法制備基底薄片；將基底薄片在氬氣下放入加熱爐中密閉進行預熱處理4?6小時；將石墨烯加入水、甲醇、乙醇、異丙醇溶劑中，待石墨烯均勻分散在溶劑中時，形成石墨烯溶液；將石墨烯溶液在精密流量泵控制下，通過毛細管注入密閉反應室，在氬氣保護下緩慢加入反應室反應4?6小時；反應結束后，停止加入石墨烯溶液，關閉電爐并保持氬氣流速不變。本發(fā)明的有益效果為：1）該電極具有很高的電解氧化處理污水效果，大幅度降低污水COD值；2）反應速度快，過程中無有毒有害氣體生成；3）反應高效，無毒，對設備無污染。
【專利說明】
一種用于污水處理的新型石墨烯電極的制備方法
技術領域
[0001]本發(fā)明涉及污水處理領域，具體涉及一種用于污水處理的新型石墨烯電極的制備方法。
【背景技術】
[0002]有機廢水中不僅含有色度高、毒性大的有機污染物，而且還含有多種重金屬離子，對環(huán)境造成嚴重危害。光催化轉化、降解、礦化有機廢水中污染物研究備受人們的關注，這些反應能在常溫常壓下發(fā)生，僅需要光、氧氣和水，就能使許多有毒的有機污染物發(fā)生轉化、降解或礦化，生成易被生物降解的小分子、C02和無機離子。與現有的吸附、焚燒、生物氧化等環(huán)保技術相比，這種光催化技術應該具有成本低、礦化率高、二次污染少等優(yōu)勢，有望成為下一代環(huán)保新技術。
[0003]通過降解、礦化后有機廢水往往含有高濃度的可溶性無機鹽分，廢水中無機鹽含量的高低不僅直接影響水的活度，從而導致水的滲透壓發(fā)生改變。當水的活度適當時微生物生長良好，活度過高會導致微生物細胞滲水過多破碎，過低則造成細胞內水份外滲造成失水而失去活性。另一方面由于有機廢水中可溶性無機鹽分中含有眾多重金屬離子，重金屬難以生物降解，而且可以通過生物鏈循環(huán)進入植物體、動物體，最終會危害人類的健康，微量的重金屬即可產生毒性效應體生態(tài)。如果放任排放，將會對環(huán)境產生不可恢復的創(chuàng)傷，危害人類的健康。
[0004]電容型去離子法是一種基于雙電層電容原理的低成本、高效率、綠色環(huán)保的新型水處理技術，在外接電壓(1-2V)的前提下，可溶性的離子向荷電相反的電極移動并吸附在電極上，從而達到去除離子的目的；當電極上吸附了足夠多的離子時，將電極短路或反接，則吸附在電極上的鹽離子自行脫落，回收利用，電極得以再生。該方法能耗低、去離子效率高，對環(huán)境友好，其發(fā)展空間和應用前景廣闊。
[0005]石墨烯作為一種新興的二維蜂窩狀結構的碳材料，是構成石墨的基本單元。其具有良好的導電性、較寬的電化學窗口，高化學穩(wěn)定性及較大的比表面積，不僅是優(yōu)異的光催化材料，而且也是優(yōu)異的電容型去離子材料。石墨烯復合光催化劑可以有效降解有機廢水中的有機物礦化為無機物小分子及無機離子，提高降解效率，石墨烯基電容型去離子吸附材料可以去除其中無機重金屬離子，兩者結合可以用于含有重金屬的復合有機廢水凈化部分或全部回用，防止環(huán)境污染。石墨烯是由碳原子按照蜂窩狀結構排列而成的單原子厚度的二維晶體，被認為是構建其他維度SP2雜化碳材料的基本結構單元。將卷曲或彎曲石墨烯可以構成一維碳納米管或零維的富勒烯。石墨烯的獨特結構賦予其良好的電學、熱學以及化學性能。

【發(fā)明內容】

[0006]本發(fā)明的目的是為了克服現有技術中的不足，提供一種用于污水處理的新型石墨烯電極的制備方法解決上述問題。[0007 ]為解決上述技術問題，本發(fā)明的技術方案為:
一種用于污水處理的新型石墨烯電極的制備方法，包括以下步驟:
A.基底薄片的制備:采用鐵、鉑、鈷或導電玻璃為基底，通過化學氣相沉淀法制備基底薄片；
B.預處理:將步驟A中所述的基底薄片在氬氣下放入加熱爐中密閉進行預熱處理4-6小時，保持反應室溫度恒定且氬氣流速恒定；
C.石墨烯溶液的制備:將石墨烯加入水、甲醇、乙醇、異丙醇溶劑中，待石墨烯均勻分散在溶劑中時，形成石墨烯溶液；
D.石墨烯電極的制備:將步驟C中所述的石墨烯溶液在精密流量栗控制下，通過毛細管注入密閉反應室，在氬氣保護下緩慢加入反應室，繼續(xù)反應4-6小時；
E.后處理:反應結束后，停止加入石墨烯溶液，關閉電爐并保持氬氣流速不變，待石墨烯電極自然冷卻到室溫。
[0008]與現有技術相比，本發(fā)明的有益效果為:I)該電極具有很高的電解氧化處理污水效果，經過通電處理可對污水中的有機物進行高效的氧化降解，大幅度降低污水COD值;2)反應速度快，過程中無有毒有害氣體生成，反應后的產物穩(wěn)定，不會產生其它有害物質；3)反應高效，無毒，反應前后對人體安全，對設備無污染。
【具體實施方式】
[0009]為使對本發(fā)明的結構特征及所達成的功效有更進一步的了解與認識，用以較佳的實施例詳細的說明，說明如下:
實施例1
一種用于污水處理的新型石墨烯電極的制備方法，包括以下步驟:A.基底薄片的制備:采用鐵、鉑、鈷或導電玻璃為基底，通過化學氣相沉淀法制備基底薄片;B.預處理:將步驟A中所述的基底薄片在氬氣下放入加熱爐中密閉進行預熱處理4-6小時，保持反應室溫度恒定且氬氣流速恒定;C.石墨烯溶液的制備:將石墨烯加入水中，待石墨烯均勻分散在溶劑中時，形成石墨烯溶液;D.石墨烯電極的制備:將步驟C中所述的石墨烯溶液在精密流量栗控制下，通過毛細管注入密閉反應室，在氬氣保護下緩慢加入反應室，繼續(xù)反應4-6小時;石墨烯在基底上逐漸沉積并形成連續(xù)的石墨烯薄膜。E.后處理:反應結束后，停止加入石墨烯溶液，關閉電爐并保持氬氣流速不變，待石墨烯電極自然冷卻到室溫。
[0010]實施例2
一種用于污水處理的新型石墨烯電極的制備方法，包括以下步驟:A.基底薄片的制備:采用鐵、鉑、鈷或導電玻璃為基底，通過化學氣相沉淀法制備基底薄片;B.預處理:將步驟A中所述的基底薄片在氬氣下放入加熱爐中密閉進行預熱處理4-6小時，保持反應室溫度恒定且氬氣流速恒定;C.石墨烯溶液的制備:將石墨烯加入甲醇溶劑中，待石墨烯均勻分散在溶劑中時，形成石墨烯溶液;D.石墨烯電極的制備:將步驟C中所述的石墨烯溶液在精密流量栗控制下，通過毛細管注入密閉反應室，在氬氣保護下緩慢加入反應室，繼續(xù)反應4-6小時；石墨烯在基底上逐漸沉積并形成連續(xù)的石墨烯薄膜。E.后處理:反應結束后，停止加入石墨烯溶液，關閉電爐并保持氬氣流速不變，待石墨烯電極自然冷卻到室溫。
[0011]實施例3 一種用于污水處理的新型石墨烯電極的制備方法，包括以下步驟:A.基底薄片的制備:采用鐵、鉑、鈷或導電玻璃為基底，通過化學氣相沉淀法制備基底薄片;B.預處理:將步驟A中所述的基底薄片在氬氣下放入加熱爐中密閉進行預熱處理4-6小時，保持反應室溫度恒定且氬氣流速恒定;C.石墨烯溶液的制備:將石墨烯加入乙醇溶劑中，待石墨烯均勻分散在溶劑中時，形成石墨烯溶液;D.石墨烯電極的制備:將步驟C中所述的石墨烯溶液在精密流量栗控制下，通過毛細管注入密閉反應室，在氬氣保護下緩慢加入反應室，繼續(xù)反應4-6小時；石墨烯在基底上逐漸沉積并形成連續(xù)的石墨烯薄膜。E.后處理:反應結束后，停止加入石墨烯溶液，關閉電爐并保持氬氣流速不變，待石墨烯電極自然冷卻到室溫。
[0012]實施例4
一種用于污水處理的新型石墨烯電極的制備方法，包括以下步驟:A.基底薄片的制備:采用鐵、鉑、鈷或導電玻璃為基底，通過化學氣相沉淀法制備基底薄片;B.預處理:將步驟A中所述的基底薄片在氬氣下放入加熱爐中密閉進行預熱處理4-6小時，保持反應室溫度恒定且氬氣流速恒定;C.石墨烯溶液的制備:將石墨烯加入異丙醇溶劑中，待石墨烯均勻分散在溶劑中時，形成石墨烯溶液;D.石墨烯電極的制備:將步驟C中所述的石墨烯溶液在精密流量栗控制下，通過毛細管注入密閉反應室，在氬氣保護下緩慢加入反應室，繼續(xù)反應4-6小時；石墨烯在基底上逐漸沉積并形成連續(xù)的石墨烯薄膜。E.后處理:反應結束后，停止加入石墨烯溶液，關閉電爐并保持氬氣流速不變，待石墨烯電極自然冷卻到室溫。
[0013]以上顯示和描述了本發(fā)明的基本原理、主要特征和本發(fā)明的優(yōu)點。本行業(yè)的技術人員應該了解，本發(fā)明不受上述實施例的限制，上述實施例和說明書中描述的只是本發(fā)明的原理，在不脫離本發(fā)明精神和范圍的前提下本發(fā)明還會有各種變化和改進，這些變化和改進都落入要求保護的本發(fā)明的范圍內。本發(fā)明要求的保護范圍由所附的權利要求書及其等同物界定。
【主權項】
1.一種用于污水處理的新型石墨烯電極的制備方法，其特征在于，包括以下步驟: A.基底薄片的制備:采用鐵、鉑、鈷或導電玻璃為基底，通過化學氣相沉淀法制備基底薄片； B.預處理:將步驟A中所述的基底薄片在氬氣下放入加熱爐中密閉進行預熱處理4-6小時，保持反應室溫度恒定且氬氣流速恒定； C.石墨烯溶液的制備:將石墨烯加入水、甲醇、乙醇、異丙醇溶劑中，待石墨烯均勻分散在溶劑中時，形成石墨烯溶液； D.石墨烯電極的制備:將步驟C中所述的石墨烯溶液在精密流量栗控制下，通過毛細管注入密閉反應室，在氬氣保護下緩慢加入反應室，繼續(xù)反應4-6小時； E.后處理:反應結束后，停止加入石墨烯溶液，關閉電爐并保持氬氣流速不變，待石墨烯電極自然冷卻到室溫。
【文檔編號】C02F1/461GK105936525SQ201610349822
【公開日】2016年9月14日
【申請日】2016年5月24日
【發(fā)明人】張寧遷, 鮑習舟, 石凱元, 石磊
【申請人】安徽普氏生態(tài)環(huán)境工程有限公司