用于高濃度有機廢水處理的非均相電-Fenton裝置制造方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了屬于難降解有機廢水電化學(xué)處理【技術(shù)領(lǐng)域】的用于高濃度有機廢水處理的非均相電-Fenton裝置。該裝置由電解槽、電極插槽、多金屬復(fù)合陽極、三維多孔陰極板、顆粒活性炭、擋板、布氣板、進氣管、電線、穩(wěn)壓穩(wěn)流電源、攪拌軸、攪拌葉片和攪拌電機組成。在電解槽的側(cè)壁中下部開設(shè)進氣管的插孔；在電解槽的底部安裝布氣板，在布氣板的上方安裝擋板；在電解槽上共安裝有4個電極插槽，用于插入三維多孔陰極板和多金屬復(fù)合陽極，將顆?；钚蕴烤鶆蛲度腙帢O板和陽極板之間的空隙中。攪拌葉片分布在攪拌軸的下端，攪拌軸和攪拌電機相連。本發(fā)明制得的非均相電-Fenton裝置對高濃度有機廢水處理效率高、成本低、操作簡單。
【專利說明】用于高濃度有機廢水處理的非均相電-Fenton裝置
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于難降解有機廢水的電化學(xué)處理【技術(shù)領(lǐng)域】，具體涉及用于高濃度有機廢水處理的非均相電-Fenton裝置。
【背景技術(shù)】
[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(yīng)用潛力。為增強難生化降解廢水的電-Fenton法處理效果，提高電解槽單位體積有效反應(yīng)面積、傳質(zhì)效果和電流效率是非常關(guān)鍵的問題，因此需要開發(fā)新型高效的電-Fenton反應(yīng)器。同時，將反應(yīng)器的開發(fā)和與之相匹配的電極制備相結(jié)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(xué)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(jié)構(gòu)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(jié)構(gòu)，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(guān)重要的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。目前還缺少將反應(yīng)器的開發(fā)和與之相匹配的電極制備相結(jié)合方面的研究。

【發(fā)明內(nèi)容】
[0003]本發(fā)明的目的是提供用于高濃度有機廢水處理的非均相電-Fenton裝置。本發(fā)明的具體內(nèi)容如下:
[0004]用于高濃度有機廢水處理的非均相電-Fenton裝置由電解槽(I)、電極插槽(2)、多金屬復(fù)合陽極(3)、三維多孔陰極板(4)、顆粒活性炭(5)、擋板(6)、布氣板(7)、進氣管
(8)、電線(9)、穩(wěn)壓穩(wěn)流電源(10)、攪拌軸(11)、攪拌葉片(12)和攪拌電機(13)組成。在電解槽(I)的側(cè)壁中下部開設(shè)進氣管(8)的插孔；在電解槽(I)的底部安裝布氣板(7)，在布氣板(X)上均勻開設(shè)孔徑為Imrn的布氣孔，布氣板(X)位于進氣管(8)的上方；在布氣板
(7)的上方安裝擋板(6)，在擋板(6)上均勻開設(shè)孔徑為2mm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(4)和多金屬復(fù)合陽極(3)，卡位的間距為1mm;用電線(9)將三維多孔陰極板⑷和多金屬復(fù)合陽極(3)與穩(wěn)壓穩(wěn)流電源
(10)相連；最后將顆?；钚蕴?5)均勻投入三維多孔陰極板(4)和多金屬復(fù)合陽極(3)之間的空隙中。攪拌葉片(12)分布在攪拌軸(11)的下端，攪拌軸(11)和攪拌電機(13)相連。
[0005]其中，所述三維多孔陰極板由如下方法制備:
[0006](I)取7.5g活性炭粉加入500mL燒杯中，加入10mL去離子水并煮沸2h，除去上層雜質(zhì)并真空抽濾，將抽濾后的活性炭粉放入90°C烘箱中干燥12h，得到物質(zhì)A ；[0007](2)將物質(zhì)A放入500mL燒杯中，向燒杯中加入10mL濃度為0.55mol/L的HNO3,攪拌6h后放入90°C烘箱中干燥24h，得到物質(zhì)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(zhì)C ；
[0009](4)將5.5g物質(zhì)B放入500mL燒杯中，然后加入1mL濃度為4.5mol/L的KNO3水溶液、9.0mL質(zhì)量百分比濃度為28%的十二烷基酚聚氧乙烯醚水溶液、45mL乙醚、35mL甲醇,在100r/min條件下攪拌1min,然后加入8.5mL質(zhì)量百分比濃度為75%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90°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(zhì)C的一側(cè)得到物質(zhì)D，將物質(zhì)D放于壓片機上，在壓力為2t條件下保壓lmin,得到物質(zhì)E ；
[0011](6)將3.0Og十六烷基三甲基溴化銨、17.0OmL正辛烷、5.0OmL正丁醇依次加入250mL錐形瓶中，再加入2.0Og偏釩酸銨和10mL去離子水，置于70°C水浴中在5000r/min條件下攪拌15min,得到微乳液B ；
[0012](7)將3.0Og十六烷基三甲基溴化銨、17.0OmL正辛烷、5.0OmL正丁醇依次加入250mL錐形瓶中，再加入10mL摩爾濃度為0.80mol/L的稀硫酸，在1000r/min條件下攪拌15min，得到微乳液C ;
[0013](8)將微乳液B與微乳液C混合,然后在1000r/min條件下攪拌1min,靜置1h,再在6000r/min條件下離心20min,去除上清液,用15mL質(zhì)量分數(shù)為95%的乙醇洗漆,重復(fù)洗滌5次，得到固體產(chǎn)物M ;
[0014](9)將固體產(chǎn)物M在100°C條件下干燥24h，再置于馬弗爐中在500°C條件下焙燒2h，得到顆粒N;
[0015](10)將20mg顆粒N加入250mL錐形瓶中，再加入1.16g聚乙烯吡咯烷酮和10mL去離子水，超聲震蕩lOmin，加入1.0OmL質(zhì)量濃度為0.02g/mL的HAuCl4溶液，繼續(xù)超聲震蕩 5min ；
[0016](11)向步驟(10)處理后的錐形瓶中加入2.0OmL重量百分比為I %的檸檬酸鈉溶液，在40°C條件下震蕩反應(yīng)30min,在6000r/min條件下離心15min,去除上清液,然后用15mL去離子水洗滌，重復(fù)洗滌兩遍，在20°C條件下干燥24h后獲得固體產(chǎn)物P ；
[0017](12)將5.00固體產(chǎn)物P、2.0Og十二烷基苯磺酸鈉、50mL去離子水加入150mL錐形瓶中，在1000r/min條件下攪拌1min,得到溶液D ；
[0018](13)將1.2g物質(zhì)B放入500mL燒杯中，然后加入5.5mL濃度為4.5mol/L的KNO3水溶液、4.5mL質(zhì)量百分比濃度為28%的十二烷基酚聚氧乙烯醚水溶液、45mL乙醚、35mL甲醇、5mL溶液D，在100r/min條件下攪拌lOmin，然后加入2.5mL質(zhì)量百分比濃度為75%的聚四氟乙烯乳液,在100r/min條件下攪拌1min,得到溶液E,將溶液E放入80°C恒溫水浴鍋中，至溶液呈膏狀，得到膏狀物B ；
[0019](14)將膏狀物B涂抹在物質(zhì)E的另一側(cè)得到物質(zhì)F，將物質(zhì)F放于壓片機上，在壓力為2t條件下保壓lmin,得到物質(zhì)G ；[0020](15)將物質(zhì)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，冷卻后即可得到三維多孔膜電極。
[0021]所述多金屬復(fù)合陽極由如下方法制備:
[0022](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 ；
[0023](2)將步驟⑴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；
[0024](3)利用輝光放電對步驟(2)得到的鈦片表面進行預(yù)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(zhì)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 ；
[0025](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AjfSnCl2.H2O溶于無水乙醇制成濃度為0.5mol/L的溶液B ;將Zn(NO3)2.6H20溶于無水乙醇制成濃度為0.5mol/L的溶液Cl，另將Zn (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C2 ;將Pb (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 ； [0026](5)將溶液B與溶液Cl按體積比2: 8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3份，得到溶液Fl-1、溶液F1-2、溶液F1-3 ；
[0027](6)將溶液B與溶液Cl按體積比4: 6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3份，得到溶液F2-1、溶液F2-2、溶液F2-3 ；
[0028](7)將溶液B與溶液Cl按體積比6: 4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 ；
[0029](8)將溶液B與溶液Cl按體積比8: 2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3份，得到溶液F4-1、溶液F4-2、溶液F4-3 ；
[0030](9)將溶液C2與溶液D按體積比3: 7混合，得到溶液Gl ;將溶液Gl與溶液A等體積比混合，搖勻后分成等量2份，得到溶液Hl-1、溶液H1-2 ；
[0031](10)將溶液C2與溶液D按體積比1: 9混合，得到溶液G2 ;將溶液G2與溶液A等體積比混合，搖勻后分成等量2份，得到溶液H2-1、溶液H2-2 ；
[0032](11)將溶液D與溶液A等體積比混合，搖勻后分成等量4份，得到溶液D1、溶液D2、溶液D3、溶液D4 ；
[0033](12)將步驟(3)得到的物質(zhì)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(zhì)Bl-1 ；
[0034](13)將物質(zhì)Bl-1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(zhì)B2-1 ；
[0035](14)將物質(zhì)B2-1浸入到溶液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(zhì)B3-1 ；
[0036](15)將物質(zhì)B3-1浸入到溶液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，將干燥后的物質(zhì)置于馬弗爐中在600°C條件下焙燒4h，得到物質(zhì)B4-1 ；
[0037](16)將物質(zhì)B4-1浸入到溶液Fl_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(zhì)B1-2 ；
[0038](17)將物質(zhì)B1-2浸入到溶液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，得到物質(zhì)B2-2 ；
[0039](18)將物質(zhì)B2-2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(zhì)B3-2 ；
[0040](19)將物質(zhì)B3-2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(zhì)置于馬弗爐中在600°C條件下焙燒4h，得到物質(zhì)B4-2 ；
[0041](20)將物質(zhì)B4-2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(zhì)B1-3 ；
[0042](21)將物質(zhì)B1-3浸入到溶液F2-3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(zhì)B2-3 ；
[0043](22)將物質(zhì)B2-3浸入到溶液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，得到物質(zhì)B3-3 ；
[0044](23)將物質(zhì)B3-3 浸入到溶液F4-3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(zhì)置于馬弗爐中在600°C條件下焙燒4h，得到物質(zhì)B4-3 ；
[0045](24)將物質(zhì)B4-3浸入到溶液Hl-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(zhì)Cl-1 ；
[0046](25)將物質(zhì)Cl-1浸入到溶液H2-1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，將干燥后的物質(zhì)置于馬弗爐中在600°C條件下焙燒4h，得到物質(zhì)C2-1 ；
[0047](26)將物質(zhì)C2-1浸入到溶液Hl_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(zhì)C1-2 ；
[0048](27)將物質(zhì)C1-2浸入到溶液H2-2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(zhì)置于馬弗爐中在600°C條件下焙燒4h，得到物質(zhì)C2-2 ；
[0049](28)將物質(zhì)C2-2浸入到溶液Dl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(zhì)Dl ；
[0050](29)將物質(zhì)Dl浸入到溶液D2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(zhì)置于馬弗爐中在600°C條件下焙燒4h，得到物質(zhì)D2 ；
[0051](30)將物質(zhì)D2浸入到溶液D3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(zhì)D3 ；
[0052](31)將物質(zhì)D3浸入到溶液D4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(zhì)置于馬弗爐中在600°C條件下焙燒4h，得到的物質(zhì)即為多金屬復(fù)合陽極。
[0053]本發(fā)明的有益效果是，該非均相電-Fenton裝置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】
[0054]附圖1是非均相電-Fenton裝置的透視圖。附圖1中I為電解槽，2為電極插槽，3為多金屬復(fù)合陽極，4為三維多孔陰極板，5為顆粒活性炭，6為擋板，7為布氣板，8為進氣管，9為電線，10為穩(wěn)壓穩(wěn)流電源，11為攪拌軸、12為攪拌葉片、13為攪拌電機。
【具體實施方式】
[0055]實施例
[0056](I)用于高濃度有機廢水處理的非均相電-Fenton裝置的制備過程如下:
[0057]電解槽的長為60mm,寬為50mm,高為120mm。在電解槽側(cè)壁中心線上距底部1mm處開設(shè)孔徑為2mm的進氣管插孔。布氣板是長為56mm、寬為46mm、厚為3mm的薄板,在布氣板上均勻開設(shè)孔徑為1mm的布氣孔，布氣板距電解槽底部的距離為15mm。擋板是長為56mm、寬為46mm、厚為5mm的薄板,在擋板上均勻開設(shè)孔徑為2mm的小孔,擋板距電解槽底部的距離為20mm。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多金屬復(fù)合陽極。用電線將三維多孔陰極板和多金屬復(fù)合陽極與穩(wěn)壓穩(wěn)流電源相連。最后將顆?；钚蕴烤鶆蛲度肴S多孔陰極板和多金屬復(fù)合陽極之間的空隙中。在攪拌軸的下端安裝攪拌葉片，最后連接攪拌電機。
[0058](2)三維多孔陰極板由如下方法制備:
[0059]取7.5g活性炭粉加入500mL燒杯中，加入10mL去離子水并煮沸2h，除去上層雜質(zhì)并真空抽濾，將抽濾后的活性炭粉放入90°C烘箱中干燥12h，得到物質(zhì)A ;將物質(zhì)A放入500mL燒杯中，向燒杯中加入10mL濃度為0.55mol/L的HNO3,攪拌6h后放入90°C烘箱中干燥24h，得到物質(zhì)B ;
[0060]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(zhì)C ；
[0061]將5.5g物質(zhì)B放入500mL燒杯中，然后加入1mL濃度為4.5mol/L的KNO3水溶液、9.0mL質(zhì)量百分比濃度為28%的十二烷基酚聚氧乙烯醚水溶液、45mL乙醚、35mL甲醇，在100r/min條件下攪拌1min,然后加入8.5mL質(zhì)量百分比濃度為75%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90°C恒溫水浴鍋中，至溶液呈膏狀，得到膏狀物A ；
[0062]將膏狀物A涂抹在物質(zhì)C的一側(cè)得到物質(zhì)D，將物質(zhì)D放于壓片機上，在壓力為2t條件下保壓lmin,得到物質(zhì)E ；
[0063]將3.0Og十六烷基三甲基溴化銨、17.0OmL正辛烷、5.0OmL正丁醇依次加入250mL錐形瓶中，再加入2.0Og偏釩酸銨和10mL去離子水，置于70°C水浴中在5000r/min條件下攪拌15min，得到微乳液B ;
[0064]將3.0Og十六烷基三甲基溴化銨、17.0OmL正辛烷、5.0OmL正丁醇依次加入250mL錐形瓶中，再加入10mL摩爾濃度為0.80mol/L的稀硫酸,在1000r/min條件下攪拌15min,得到微乳液C ；
[0065]將微乳液B與微乳液C混合,然后在1000r/min條件下攪拌1min,靜置1h,再在6000r/min條件下離心20min,去除上清液,用15mL質(zhì)量分數(shù)為95%的乙醇洗漆,重復(fù)洗漆5次，得到固體產(chǎn)物M ;
[0066]將固體產(chǎn)物M在100°C條件下干燥24h，再置于馬弗爐中在500°C條件下焙燒2h，得到顆粒N ;將20mg顆粒N加入250mL錐形瓶中，再加入1.16g聚乙烯吡咯烷酮和10mL去離子水，超聲震蕩lOmin，加入1.0OmL質(zhì)量濃度為0.02g/mL的HAuCl4溶液，繼續(xù)超聲震蕩5min ;向錐形瓶中加入2.0OmL重量百分比為1%的檸檬酸鈉溶液,在40°C條件下震蕩反應(yīng)30min,在6000r/min條件下離心15min,去除上清液,然后用15mL去離子水洗漆,重復(fù)洗漆兩遍，在20°C條件下干燥24h后獲得固體產(chǎn)物P ；
[0067]將5.00固體產(chǎn)物P、2.0Og十二烷基苯磺酸鈉、50mL去離子水加入150mL錐形瓶中，在1000r/min條件下攪拌lOmin，得到溶液D ;
[0068]將1.2g物質(zhì) B放入500mL燒杯中，然后加入5.5mL濃度為4.5mol/L的KNO3水溶液、4.5mL質(zhì)量百分比濃度為28%的十二烷基酚聚氧乙烯醚水溶液、45mL乙醚、35mL甲醇、5mL溶液D，在100r/min條件下攪拌lOmin，然后加入2.5mL質(zhì)量百分比濃度為75%的聚四氟乙烯乳液，在100r/min條件下攪拌lOmin，得到溶液E，將溶液E放入80°C恒溫水浴鍋中，至溶液呈膏狀，得到膏狀物B;
[0069]將膏狀物B涂抹在物質(zhì)E的另一側(cè)得到物質(zhì)F，將物質(zhì)F放于壓片機上，在壓力為2t條件下保壓lmin,得到物質(zhì)G ；
[0070]將物質(zhì)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，冷卻后即可得到三維多孔膜電極。
[0071](3)多金屬復(fù)合陽極由如下過程制備:
[0072]將長度為60mm、寬度為40mm、厚度為2mm的鈦片用240號氧化鋁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(zhì)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；
[0073]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(yù)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(zhì)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 ；
[0074]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20.8克SnCl2.H2O溶于200mL無水乙醇制成濃度為0.5mol/L的溶液B ;將29.7克Zn (NO3)2.6H20溶于200mL無水乙醇中制成濃度為0.5mol/L的溶液Cl，將29.7克Zn(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200mL溶液C2 ;將33.1克Pb (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 ;
[0075]將15mL溶液B與60mL溶液Cl混合，得到75mL溶液El ;將75mL溶液El與75mL溶液A混合，搖勻后分成等量3份，得到50mL溶液Fl_l、50mL溶液Fl_2、50mL溶液F1-3 ；
[0076]將30mL溶液B與45mL溶液Cl混合，得到75mL溶液E2 ;將75mL溶液E2與75mL溶液A混合，搖勻后分成等量3份，得到50mL溶液F2_l、50mL溶液F2_2、50mL溶液F2-3 ；
[0077]將45mL溶液B與30mL溶液Cl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 ；
[0078]將60mL溶液B與15mL溶液Cl混合，得到75mL溶液E4 ;將75mL溶液E4與75mL溶液A混合，搖勻后分成等量3份，得到50mL溶液F4_l、50mL溶液F4_2、50mL溶液F4-3 ；
[0079]將15mL溶液C2與35mL溶液D混合，得到50mL溶液Gl ;將50mL溶液Gl與50mL溶液A混合，搖勻后分成等量2份，得到50mL溶液Hl_l、50mL溶液H1-2 ；
[0080]將5mL溶液C2與45mL溶液D混合，得到50mL溶液G2 ;將50mL溶液G2與50mL溶液A混合，搖勻后分成等量2份，得到50mL溶液H2_l、50mL溶液H2-2 ；
[0081]將10mL溶液D與10mL溶液A等體積比混合，搖勻后分成等量4份，得到50mL溶液Dl、50mL溶液D2、50mL溶液D3、50mL溶液D4 ；
[0082]將物質(zhì)A浸入到50mL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(zhì)Bl-1 ；
[0083]將物質(zhì)Bl-1浸入到50mL溶液F2_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(zhì)B2-1 ；
[0084]將物質(zhì)B2-1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(zhì)B3-1 ；
[0085]將物質(zhì)B3-1浸入到50mL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，將干燥后的物質(zhì)置于馬弗爐中在600°C條件下焙燒4h，得到物質(zhì)B4-1 ；
[0086]將物質(zhì)B4-1浸入到50mL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，得到物質(zhì)B1-2 ；
[0087]將物質(zhì)B1-2浸入到50mL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，得到物質(zhì)B2-2 ；
[0088]將物質(zhì)B2-2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(zhì)B3-2 ；
[0089]將物質(zhì)B3-2浸入到50mL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(zhì)置于馬弗爐中在600°C條件下焙燒4h，得到物質(zhì)B4-2 ；
[0090]將物質(zhì)B4-2浸入到50mL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(zhì)B1-3 ；
[0091]將物質(zhì)B1-3浸入到50mL溶液F2_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(zhì)B2-3 ；[0092]將物質(zhì)B2-3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，得到物質(zhì)B3-3 ；
[0093]將物質(zhì)B3-3浸入到50mL溶液F4_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(zhì)置于馬弗爐中在600°C條件下焙燒4h，得到物質(zhì)B4-3 ；
[0094]將物質(zhì)B4-3浸入到50mL溶液Hl-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(zhì)Cl-1 ；
[0095]將物質(zhì)Cl-1浸入到50mL溶液H2_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，將干燥后的物質(zhì)置于馬弗爐中在600°C條件下焙燒4h，得到物質(zhì)C2-1 ；
[0096]將物質(zhì)C2-1浸入到50mL溶液Hl_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(zhì)C1-2 ；
[0097]將物質(zhì)C1-2浸入到50mL溶液H2_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(zhì)置于馬弗爐中在600°C條件下焙燒4h，得到物質(zhì)C2-2 ；
[0098]將物質(zhì)C2-2浸入到50mL溶液Dl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(zhì)Dl ；
[0099]將物質(zhì)Dl浸入到50mL溶液D2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(zhì)置于馬弗爐中在600°C條件下焙燒4h，得到物質(zhì)D2 ；
[0100]將物質(zhì)D2浸入到50mL溶液D3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(zhì)D3 ；
[0101]將物質(zhì)D3浸入到50mL溶液D4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(zhì)置于馬弗爐中在600°C條件下焙燒4h，得到的物質(zhì)即為多金屬復(fù)合陽極。
[0102](4)降解實驗
[0103]運用本發(fā)明得到的非均相電-Fenton裝置對含多種難降解有機化合物廢水進行了降解試驗，結(jié)果表明該非均相電-Fenton裝置能夠高效去除廢水中的多種難降解有機化合物，當進水COD為697mg/L時，處理后出水中的COD降低到42mg/L。
【權(quán)利要求】
1.用于高濃度有機廢水處理的非均相電-Fenton裝置，其特征在于，該裝置由電解槽、電極插槽、多金屬復(fù)合陽極、三維多孔陰極板、顆粒活性炭、擋板、布氣板、進氣管、電線、穩(wěn)壓穩(wěn)流電源、攪拌軸、攪拌葉片和攪拌電機組成；在電解槽的側(cè)壁中下部開設(shè)進氣管的插孔；在電解槽的底部安裝布氣板，在布氣板上均勻開設(shè)孔徑為1mm的布氣孔,布氣板位于進氣管的上方；在布氣板的上方安裝擋板，在擋板上均勻開設(shè)孔徑為2mm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多金屬復(fù)合陽極，卡位的間距為1mm ;用電線將三維多孔陰極板和多金屬復(fù)合陽極與穩(wěn)壓穩(wěn)流電源相連；最后將顆?；钚蕴烤鶆蛲度肴S多孔陰極板和多金屬復(fù)合陽極之間的空隙中；攪拌葉片分布在攪拌軸的下端，攪拌軸和攪拌電機相連；其中，三維多孔陰極板由如下方法制備: (1)取7.5g活性炭粉加入500mL燒杯中，加入10mL去離子水并煮沸2h，除去上層雜質(zhì)并真空抽濾，將抽濾后的活性炭粉放入90°C烘箱中干燥12h，得到物質(zhì)A ; (2)將物質(zhì)A放入500mL燒杯中，向燒杯中加入10mL濃度為0.55mol/L的HNO3，攪拌.6h后放入90°C烘箱中干燥24h，得到物質(zhì)B ； (3)將長度為60臟、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(zhì)C ； (4)將5.5g物質(zhì)B放入500mL燒杯中，然后加入1mL濃度為4.5mol/L的KNO3水溶液、.9.0mL質(zhì)量百分比濃度為28%的十二烷基酚聚氧乙烯醚水溶液、45mL乙醚、35mL甲醇，在.100r/min條件下攪拌1 min,然后加入8.5mL質(zhì)量百分比濃度為75%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90°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(zhì)C的一側(cè)得到物質(zhì)D，將物質(zhì)D放于壓片機上，在壓力為2t條件下保壓Imin,得到物質(zhì)E ； (6)將3.0Og十六烷基三甲基溴化銨、17.0OmL正辛烷、5.0OmL正丁醇依次加入250mL錐形瓶中，再加入2.0Og偏釩酸銨和10mL去離子水，置于70°C水浴中在5000r/min條件下攪拌15min，得到微乳液B ; (7)將3.0Og十六烷基三甲基溴化銨、17.0OmL正辛烷、5.0OmL正丁醇依次加入250mL錐形瓶中，再加入10mL摩爾濃度為0.80mol/L的稀硫酸,在1000r/min條件下攪拌15min,得到微乳液C ； (8)將微乳液B與微乳液C混合,然后在1000r/min條件下攪拌1min,靜置1h,再在.6000r/min條件下離心20min,去除上清液,用15mL質(zhì)量分數(shù)為95%的乙醇洗漆,重復(fù)洗漆.5次，得到固體產(chǎn)物M ; (9)將固體產(chǎn)物M在100°C條件下干燥24h，再置于馬弗爐中在500°C條件下焙燒2h，得到顆粒N ； (10)將20mg顆粒N加入250mL錐形瓶中，再加入1.16g聚乙烯吡咯烷酮和10mL去離子水，超聲震蕩lOmin， 加入1.0OmL質(zhì)量濃度為0.02g/mL的HAuCl4溶液，繼續(xù)超聲震蕩.5min ；(11)向步驟(10)處理后的錐形瓶中加入2.0OmL重量百分比為1%的檸檬酸鈉溶液，在40°C條件下震蕩反應(yīng)30min,在6000r/min條件下離心15min,去除上清液,然后用15mL去離子水洗滌，重復(fù)洗滌兩遍，在20°C條件下干燥24h后獲得固體產(chǎn)物P ； (12)將5.00固體產(chǎn)物P、2.0Og十二烷基苯磺酸鈉、50mL去離子水加入150mL錐形瓶中，在1000r/min條件下攪拌lOmin，得到溶液D ; (13)將1.2g物質(zhì)B放入500mL燒杯中，然后加入5.5mL濃度為4.5mol/L的KNO3水溶液、4.5mL質(zhì)量百分比濃度為28%的十二烷基酚聚氧乙烯醚水溶液、45mL乙醚、35mL甲醇、5mL溶液D，在100r/min條件下攪拌lOmin，然后加入2.5mL質(zhì)量百分比濃度為75%的聚四氟乙烯乳液，在100r/min條件下攪拌lOmin，得到溶液E，將溶液E放入80°C恒溫水浴鍋中，至溶液呈膏狀，得到膏狀物B; (14)將膏狀物B涂抹在物質(zhì)E的另一側(cè)得到物質(zhì)F，將物質(zhì)F放于壓片機上，在壓力為2t條件下保壓Imin,得到物質(zhì)G ； (15)將物質(zhì)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，冷卻后即可得到三維多孔膜電極。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述用于高濃度有機廢水處理的非均相電-Fenton裝置，其特征在于，該裝置中的所述多金屬復(fù)合陽極由如下方法制備: (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(yù)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(zhì)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A;將SnCl2.H2O溶于無水乙醇制成濃度為0.5mol/L的溶液B ;將Zn(NO3)2.6H20溶于無水乙醇制成濃度為.0.5mol/L的溶液Cl，另將Zn(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C2 ;將Pb(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與溶液Cl按體積比2: 8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3份，得到溶液Fl-1、溶液F1-2、溶液F1-3 ； (6)將溶液B與溶液Cl按體積比4: 6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3份，得到溶液F2-1、溶液F2-2、溶液F2-3 ； (7)將溶液B與溶液Cl按體積比6: 4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與溶液Cl按體積比8: 2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3份，得到溶液F4-1、溶液F4-2、溶液F4-3 ； (9)將溶液C2與溶液D按體積比3: 7混合，得到溶液Gl ;將溶液Gl與溶液A等體積比混合，搖勻后分成等量2份，得到溶液Hl-1、溶液H1-2 ； (10)將溶液C2與溶液D按體積比1: 9混合，得到溶液G2 ;將溶液G2與溶液A等體積比混合，搖勻后分成等量2份，得到溶液H2-1、溶液H2-2 ； (11)將溶液D與溶液A等體積比混合，搖勻后分成等量4份，得到溶液D1、溶液D2、溶液D3、溶液D4 ； (12)將步驟(3)得到的物質(zhì)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(zhì)Bl-1 ； (13)將物質(zhì)Bl-1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(zhì)B2-1 ； (14)將物質(zhì)B2-1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(zhì)B3-1 ； (15)將物質(zhì)B3-1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，將干燥后的物質(zhì)置于馬弗爐中在600°C條件下焙燒4h，得到物質(zhì)B4-1 ； (16)將物質(zhì)B4-1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，得到物質(zhì)B1-2 ； (17)將物質(zhì)B1-2浸入到溶液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，得到物質(zhì)B2-2 ； (18)將物質(zhì)B2-2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(zhì)B3-2 ； (19)將物質(zhì)B3-2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(zhì)置于馬弗爐中在600°C條件下焙燒4h，得到物質(zhì)B4-2 ； (20)將物質(zhì)B4-2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(zhì)B1-3 ； (21)將物質(zhì)B1-3浸入到溶液F2-3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(zhì)B2-3 ； (22)將物質(zhì)B2-3浸入到溶液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，得到物質(zhì)B3-3 ； (23)將物質(zhì)B3-3浸入到溶液F4-3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(zhì)置于馬弗爐中在600°C條件下焙燒4h，得到物質(zhì)B4-3 ； (24)將物質(zhì)B4-3浸入到溶液Hl-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(zhì)Cl-1 ； (25)將物質(zhì)Cl-1浸入到溶液H2-1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，將干燥后的物質(zhì)置于馬弗爐中在600°C條件下焙燒4h，得到物質(zhì)C2-1 ； (26)將物質(zhì)C2-1浸入到溶液H1-2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(zhì)C1-2 ；(27)將物質(zhì)C1-2浸入到溶液H2-2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(zhì)置于馬弗爐中在600°C條件下焙燒4h，得到物質(zhì)C2-2 ； (28)將物質(zhì)C2-2浸入到溶液Dl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(zhì)Dl ； (29)將物質(zhì)Dl浸入到溶液D2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(zhì)置于馬弗爐中在600°C條件下焙燒4h，得到物質(zhì)D2 ； (30)將物質(zhì)D2浸入到溶液D3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(zhì)D3 ； (31)將物質(zhì)D3浸入到溶液D4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(zhì)置于馬弗爐中在600°C條件下焙燒4h，得到的物質(zhì)即為多金屬復(fù)合陽極。
【文檔編號】C02F1/467GK104030414SQ201410281313
【公開日】2014年9月10日 申請日期:2014年6月23日 優(yōu)先權(quán)日:2014年6月23日
【發(fā)明者】豆俊峰, 袁靜, 丁愛中, 鄭蕾, 許新宜 申請人:北京師范大學(xué)