本發(fā)明涉及一種電極及其制備方法，特別是涉及一種復(fù)合電極及其制備方法，應(yīng)用于水處理裝置技術(shù)領(lǐng)域。

背景技術(shù)：

大量高濃度氨氮廢水和有機物廢水被排放到自然水體中，導(dǎo)致水質(zhì)惡化，水體發(fā)黑發(fā)臭，進(jìn)而造成居民飲水困難。因此高效處理高濃度氨氮、有機物廢水是環(huán)保工作者研究的重要課題。

目前處理氨氮廢水的方法主要分為生物法和物化法兩大類。但是生物法不適用于高濃度、難降解廢水，在低溫負(fù)荷下停留時間較長，處理效率低。物化法中的空氣吹脫法在處理過程中需要大量的堿，會造成大氣污染。離子交換法中的再生廢液的處理也是比較困難的。電化學(xué)氧化法被稱為“環(huán)境友好”技術(shù)，它具有能量效率高，反應(yīng)溫和，在常溫常壓下就可以進(jìn)行等優(yōu)點，而且無需另外添加氧化還原劑，避免二次污染。

目前研究較多的均為單一涂層電極，電極選擇性差，雖然可以達(dá)到同時降解有機物和氨氮的目的，但去除率低。如申請?zhí)枮?01210244491.5的專利和文獻(xiàn)《電氧化同步去除廢水中COD和氨氮的工業(yè)應(yīng)用》(中國給水排水，2016(8):99-102.)均采用鈦基二氧化鉛電極作為陽極，在電解60min后，氨氮的去除率在80％左右，并不能完全去除，而有機物的去除率則更低。目前制備電極的工藝均為烘箱烘干，再進(jìn)行馬弗爐煅燒，這種工藝操作麻煩、效率低、能耗高。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

為了解決現(xiàn)有技術(shù)問題，本發(fā)明的目的在于克服已有技術(shù)存在的不足，提供一種去除水中氨氮和有機物的復(fù)合電極及其制備方法，本發(fā)明電極一面能高效去除水中的氨氮，另一面能高效去除水中的有機物，由于采用廉價金屬制備，并使用烘槍進(jìn)行烘干和煅燒制備能去除水中氨氮和有機物的功能集成的復(fù)合電極，本發(fā)明電極制備成本較低，工藝操作簡單，制備效率高，能耗低。

為達(dá)到上述發(fā)明創(chuàng)造目的，本發(fā)明采用下述技術(shù)方案：

一種具有雙面異質(zhì)外層的復(fù)合電極，包括電極基板，在電極基板的兩面分別設(shè)置中間層，在電極基板兩面的中間層上再分別結(jié)合功能外層，中間層將電極基板和功能外層牢固結(jié)合在一起，功能外層包括去除氨氮的活性層和去除有機物的活性層，分別設(shè)置在電極基板兩面的不同中間層上，形成兩面具有不同功能外層的復(fù)合電極。

上述中間層、去除氨氮的活性層和去除有機物的活性層皆優(yōu)選采用Sn和Sb為主要元素成分的合金材料制成。

優(yōu)選采用摻雜Ni、Mn的Sn-Sb合金材料制成中間層，優(yōu)選中間層材料的合金組分元素摩爾比為Sn:Sb:Ni:Mn＝100:(5～10):(1～5):(1～5)。

優(yōu)選采用摻雜Fe、Co的Sn-Sb合金材料制成去除氨氮的活性層，優(yōu)選去除氨氮的活性層材料的合金組分元素摩爾比為Sn:Sb:Fe:Co＝100:(5～10):(1～5):(1～5)。

優(yōu)選采用摻雜Cu、Ce的Sn-Sb合金材料制成有機物的活性層，優(yōu)選有機物的活性層材料的合金組分元素摩爾比為Sn:Sb:Cu:Ce＝100:(5～10):(1～5):(1～5)。

上述電極基板優(yōu)選采用鈦基板。

一種去除水中氨氮和有機物的電極的制備方法，包括如下步驟：

a.中間層溶液的制備：

按照金屬摩爾比為Sn:Sb:Ni:Mn＝100:(5～10):(1～5):(1～5)的比例，分別稱取一定質(zhì)量的錫鹽、銻鹽、鎳鹽和錳鹽，然后溶于醇溶液中，并加鹽酸至鹽全部溶解，制得摻雜錳鹽和鎳鹽的錫銻溶液，作為中間層溶液備用；優(yōu)選溶解各鹽的醇溶液由乙醇、異丙醇和正丁醇按體積比為1:1:1配制而成；錫鹽、銻鹽、鎳鹽和錳鹽分別對應(yīng)優(yōu)選采用四氯化錫、三氯化銻、硝酸鎳和硝酸錳；

b.去除氨氮的活性層溶液的制備：

按照金屬摩爾比為Sn:Sb:Fe:Co＝100:(5～10):(1～5):(1～5)的比例，分別稱取一定質(zhì)量的錫鹽、銻鹽、鐵鹽和鈷鹽，然后溶于醇溶液中，并加鹽酸至鹽全部溶解，制得摻雜鐵鹽和鈷鹽的錫銻溶液，作為去除氨氮的活性層溶液備用；優(yōu)選溶解各鹽的醇溶液由乙醇、異丙醇和正丁醇按體積比為1:1:1配制而成；錫鹽、銻鹽、鐵鹽和鈷鹽分別對應(yīng)優(yōu)選采用四氯化錫、三氯化銻、硝酸鐵和硝酸鈷；

c.去除有機物的活性層溶液的制備：

按照金屬摩爾比為Sn:Sb:Cu:Ce＝100:(5～10):(1～5):(1～5)的比例，分別稱取一定質(zhì)量的錫鹽、銻鹽、銅鹽和鈰鹽，然后溶于醇溶液中，并加鹽酸至鹽全部溶解，制得摻雜銅鹽和鈰鹽的錫銻溶液，作為去除有機物的活性層溶液備用；優(yōu)選溶解各鹽的醇溶液由乙醇、異丙醇和正丁醇按體積比為1:1:1配制而成；錫鹽、銻鹽、銅鹽和鈰鹽分別對應(yīng)優(yōu)選采用四氯化錫、三氯化銻、硝酸銅和硝酸鈰；

d.中間層的制備：

采用潔凈的基板，在電極基板兩側(cè)表面分別涂覆一層在步驟a中制備的摻雜錳鹽和鎳鹽的錫銻溶液，形成中間層液膜，然后對中間層液膜進(jìn)行烘干，烘干溫度為80～150℃，按本步驟的以上步驟重復(fù)涂覆中間層液膜和烘干過程累計1～10次，再將固化溫度調(diào)至200～400℃，對中間層液膜固化的電極器件進(jìn)行5～20秒煅燒，從而在電極基板兩側(cè)表面上牢固結(jié)合中間層，形成具有中間層-電極基板-中間層復(fù)合結(jié)構(gòu)的預(yù)制前一階段復(fù)合電極器件；優(yōu)選采用烘槍對電極進(jìn)行烘干和煅燒，使中間層液膜進(jìn)行固化；

e.去除氨氮的活性層的制備：

在完成步驟d中間層的制備過程之后，在步驟d中制備的預(yù)制前一階段復(fù)合電極器件的正面中間層表面上涂覆一層在步驟b中制備的摻雜鐵鹽和鈷鹽的錫銻溶液，形成去除氨氮的活性層液膜，然后對去除氨氮的活性層液膜進(jìn)行烘干，烘干溫度為80～150℃，按本步驟的以上步驟重復(fù)涂覆去除氨氮的活性層液膜和烘干過程累計1～10次，再將固化溫度調(diào)至500～600℃，對去除氨氮的活性層液膜固化的電極器件進(jìn)行30～60秒煅燒，從而在其中一側(cè)中間層的表面上制得去除氨氮的活性層，形成具有去除氨氮的活性層-中間層-電極基板-中間層復(fù)合結(jié)構(gòu)的預(yù)制后續(xù)階段復(fù)合電極器件；優(yōu)選采用烘槍對電極進(jìn)行烘干和煅燒，使去除氨氮的活性層液膜進(jìn)行固化；

f.去除有機物的活性層的制備：

在完成步驟d中間層的制備過程之后，在步驟d中制備的預(yù)制前一階段復(fù)合電極器件的背面中間層表面上涂覆一層在步驟c中制備的摻雜銅鹽和鈰鹽的錫銻溶液，形成去除有機物的活性層液膜，然后對去除有機物的活性層液膜進(jìn)行烘干，烘干溫度為80～150℃，按本步驟的以上步驟重復(fù)涂覆去除有機物的活性層液膜和烘干過程累計1～10次，再將固化溫度調(diào)至500～600℃，對去除有機物的活性層液膜固化的電極進(jìn)行30～60秒煅燒，從而在其中另一側(cè)中間層的表面上制得去除有機物的活性層，最終形成具有去除氨氮的活性層-中間層-電極基板-中間層-去除有機物的活性層復(fù)合結(jié)構(gòu)的雙面異質(zhì)功能層的復(fù)合電極；或者形成具有去除有機物的活性層-中間層-電極基板-中間層復(fù)合結(jié)構(gòu)的預(yù)制后續(xù)階段復(fù)合電極器件，然后再經(jīng)過步驟e進(jìn)行去除氨氮的活性層的制備，最終形成具有去除有機物的活性層-中間層-電極基板-中間層-去除氨氮的活性層復(fù)合結(jié)構(gòu)的雙面異質(zhì)功能層的復(fù)合電極。優(yōu)選采用烘槍對電極進(jìn)行烘干和煅燒，使去除有機物的活性層液膜進(jìn)行固化。

本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比較，具有如下顯而易見的突出實質(zhì)性特點和顯著優(yōu)點：

1.相比于傳統(tǒng)單一涂層電極，本發(fā)明在電極基板兩面分別制備去除氨氮的活性層和去除有機物的活性層，從而在電氧化過程中一塊電極的兩個表面起到不同的降解作用，從而達(dá)到同時高效地去除水中的氨氮和有機物的目的；

2.本發(fā)明采用烘槍進(jìn)行烘干和煅燒，相比于烘箱和馬弗爐，烘槍操作起來更加靈活，升溫更快，可有效降低能耗和制備成本；

3.本發(fā)明所采用的摻雜金屬材料均十分廉價，因此制備成本低，而且制備過程簡單方便，適合大規(guī)模工業(yè)生產(chǎn)，便于廣泛運用。

附圖說明

圖1為本發(fā)明實施例一具有雙面異質(zhì)外層的復(fù)合電極的結(jié)構(gòu)示意圖。

圖2為本發(fā)明實施例一具有雙面異質(zhì)外層的復(fù)合電極在酸性介質(zhì)、中性介質(zhì)和飽和氯化鈉溶液中的線性伏安曲線圖。

圖3為本發(fā)明實施例一具有雙面異質(zhì)外層的復(fù)合電極對廢水中氨氮和COD的去除效果曲線圖。

具體實施方式

本發(fā)明的優(yōu)選實施例詳述如下：

實施例一：

在本實施例中，參見圖1，一種具有雙面異質(zhì)外層的復(fù)合電極，包括電極基板1，電極基板1采用鈦基板，在電極基板1的兩面分別設(shè)置中間層2，在電極基板1兩面的中間層2上再分別結(jié)合功能外層，中間層2將電極基板1和功能外層牢固結(jié)合在一起，功能外層包括去除氨氮的活性層3和去除有機物的活性層4，分別設(shè)置在電極基板1兩面的不同中間層2上，形成兩面具有不同功能外層的復(fù)合電極。

在本實施例中，參見圖1，中間層2、去除氨氮的活性層3和去除有機物的活性層4皆采用Sn和Sb為主要元素成分的合金材料制成。采用摻雜Ni、Mn的Sn-Sb合金材料制成中間層2；采用摻雜Fe、Co的Sn-Sb合金材料制成去除氨氮的活性層3；采用摻雜Cu、Ce的Sn-Sb合金材料制成有機物的活性層4。

在本實施例中，參見圖1，一種能去除水中氨氮和有機物的本實施例具有雙面異質(zhì)外層的復(fù)合電極的制備方法，包括如下步驟：

a.中間層溶液的制備：

分別稱取20g SnCl₄·5H₂O、1.3g SbCl₃、0.1659g Ni(NO₃)₂·5H₂O和0.441g Mn(NO₃)₂，然后一并溶于由乙醇、異丙醇和正丁醇各30mL配制的醇溶液中，并加鹽酸至鹽全部溶解，制得摻雜錳鹽和鎳鹽的錫銻溶液，作為中間層溶液備用；

b.去除氨氮的活性層溶液的制備：

分別稱取20g SnCl₄·5H₂O、1.3g SbCl₃、0.3389g Co(NO₃)₂·6H₂O和0.4609g Fe(NO₃)₃·9H₂O，然后一并溶于由乙醇、異丙醇和正丁醇各30mL配制的醇溶液中，并加鹽酸至鹽全部溶解，制得摻雜鐵鹽和鈷鹽的錫銻溶液，作為去除氨氮的活性層溶液備用；

c.去除有機物的活性層溶液的制備：

分別稱取20g SnCl₄·5H₂O、1.3g SbCl₃、0.276g Cu(NO₃)₂·3H₂O和0.625g Ce(NO₃)₃·6H₂O，然后一并溶于由乙醇、異丙醇和正丁醇各30mL配制的醇溶液中，并加鹽酸至鹽全部溶解，制得摻雜銅鹽和鈰鹽的錫銻溶液，作為去除有機物的活性層溶液備用；

d.中間層的制備：

采用潔凈的鈦基板，在鈦電極基板兩側(cè)表面分別涂覆一層在步驟a中制備的摻雜錳鹽和鎳鹽的錫銻溶液，形成中間層液膜，然后用烘槍對中間層液膜進(jìn)行烘干，烘干溫度為100℃，按本步驟的以上步驟重復(fù)涂覆中間層液膜和烘干過程累計6次，再將烘槍固化溫度調(diào)至300℃，用烘槍對中間層液膜固化的電極器件進(jìn)行15秒煅燒，從而在電極基板兩側(cè)表面上牢固結(jié)合中間層，形成具有中間層-電極基板-中間層復(fù)合結(jié)構(gòu)的預(yù)制前一階段復(fù)合電極器件；

e.去除氨氮的活性層的制備：

在完成步驟d中間層的制備過程之后，在步驟d中制備的預(yù)制前一階段復(fù)合電極器件的正面中間層表面上涂覆一層在步驟b中制備的摻雜鐵鹽和鈷鹽的錫銻溶液，形成去除氨氮的活性層液膜，然后用烘槍對去除氨氮的活性層液膜進(jìn)行烘干，烘干溫度為100℃，按本步驟的以上步驟重復(fù)涂覆去除氨氮的活性層液膜和烘干過程累計6次，再將烘槍固化溫度調(diào)至600℃，用烘槍對去除氨氮的活性層液膜固化的電極器件進(jìn)行60秒煅燒，從而在其中一側(cè)中間層的表面上制得去除氨氮的活性層，形成具有去除氨氮的活性層-中間層-電極基板-中間層復(fù)合結(jié)構(gòu)的預(yù)制后續(xù)階段復(fù)合電極器件；

f.去除有機物的活性層的制備：

在完成步驟e去除氨氮的活性層的制備過程之后，在步驟d中制備的預(yù)制前一階段復(fù)合電極器件的背面中間層表面上涂覆一層在步驟c中制備的摻雜銅鹽和鈰鹽的錫銻溶液，形成去除有機物的活性層液膜，然后用烘槍對去除有機物的活性層液膜進(jìn)行烘干，烘干溫度為100℃，按本步驟的以上步驟重復(fù)涂覆去除有機物的活性層液膜和烘干過程累計6次，再將烘槍固化溫度調(diào)至600℃，用烘槍對去除有機物的活性層液膜固化的電極進(jìn)行60秒煅燒，從而在其中另一側(cè)中間層的表面上制得去除有機物的活性層，最終形成具有去除氨氮的活性層-中間層-電極基板-中間層-去除有機物的活性層復(fù)合結(jié)構(gòu)的雙面異質(zhì)功能層的復(fù)合電極。

實驗測試分析：

采用實施例一方法制備好一批復(fù)合電極。使用上海辰華儀器有限公司生產(chǎn)的CHI660電化學(xué)工作站，測定電極的析氧極化曲線和析氯極化曲線。以實施例一方法制備的復(fù)合電極為陽極，極板尺寸為50mm×120mm×1mm。以不銹鋼為陰極放入電解裝置中，電流密度為15mA/cm²，極板間距為1cm，電解槽內(nèi)廢水體積為400mL。廢水中的有機物以COD表征，其中初始氨氮濃度為100mg/L，初始COD為200mg/L，初始氯離子濃度為500mg/L，初始pH為8，電解時間為60min。采用納氏試劑分光光度法測定廢水中氨氮濃度，采用快速消解法測定廢水中的COD。電化學(xué)氧化處理40min后，氨氮的去除率達(dá)96％，COD的去除率達(dá)78％。此時氨氮濃度小于5mg/L，COD濃度小于50mg/L，能達(dá)到《城鎮(zhèn)污水處理廠污染物排放標(biāo)準(zhǔn)(GB18918-2002)》中規(guī)定的一級A標(biāo)準(zhǔn)。50min后，水中氨氮被全部降解。60分鐘后，COD的去除率為90％。參見圖3。采用實施例一的制備方法所制備的復(fù)合電極能夠同時高效地降解水中的氨氮和有機物。

圖2為實施例一制備的復(fù)合電極在酸性介質(zhì)、中性介質(zhì)和飽和氯化鈉溶液中的線性伏安曲線。從圖2可以看出，電極的析氧電位很高，在0.5mol/L的H₂SO₄中為1.81E/V vs.SCE，在0.5mol/L的Na₂SO₄中為1.72E/V vs.SCE。從圖2還可以看出，電極的析氯電位較低，在飽和氯化鈉溶液中為1.47E/V vs.SCE。因此氧氣很難在該電極上析出，電極表面更容易生成游離氯。

采用實施例一制備的復(fù)合涂層電極具有去除氨氮的活性層和去除有機物的活性層，能同時高效地降解水中的氨氮和有機物，并且電極的導(dǎo)電性好、使用壽命長、槽電壓低，可有效降低能耗和使用成本。實施例一制備方法中所摻雜的金屬均為十分常見，制備成本更低，并且制備簡單。在實施例一中采用烘槍進(jìn)行烘干和煅燒，相比于烘箱和馬弗爐，烘槍操作起來更加靈活，升溫快，能有效降低能源消耗。在實施例一的電極制備工藝中，電極的其中一面用于去除氨氮，另一面用于去除有機物，每一面均由增加涂層和鈦板結(jié)合力的中間層和去除氨氮或有機物的活性層構(gòu)成，中間層采用摻雜錳鹽和鎳鹽的錫銻溶液制備，去除氨氮的活性層采用摻雜鐵鹽和鈷鹽的錫銻溶液制備，去除有機物的活性層采用摻雜銅鹽和鈰鹽的錫銻溶液制備。實施例一采用的涂覆在鈦板上的溶液用烘槍烘干，重復(fù)烘干數(shù)次后，再用烘槍高溫煅燒電極。實施例一工藝簡單、制備速度快、節(jié)省能耗，所制備的電極能同時去除水中的氨氮和有機物，并且具有去除率高，能耗低等優(yōu)點。實施例一的與外部的去除氨氮或有機物的活性層皆為Sn-Sb合金材料，只是摻雜元素不同，使層間界面結(jié)合牢固度更高。

實施例二：

本實施例與實施例一基本相同，特別之處在于：

在本實施例中，一種能去除水中氨氮和有機物的具有雙面異質(zhì)外層的復(fù)合電極的制備方法，包括如下步驟：

a.中間層溶液的制備：

分別稱取0.56mol SnCl₄·5H₂O、0.028mol SbCl₃、0.0056mol Ni(NO₃)₂·5H₂O和0.0056mol Mn(NO₃)₂，然后一并溶于由乙醇、異丙醇和正丁醇各30mL配制的醇溶液中，并加鹽酸至鹽全部溶解，制得摻雜錳鹽和鎳鹽的錫銻溶液，作為中間層溶液備用；

b.去除氨氮的活性層溶液的制備：

分別稱取0.56mol SnCl₄·5H₂O、0.028mol SbCl₃、0.0056mol Co(NO₃)₂·6H₂O和0.0056mol Fe(NO₃)₃·9H₂O，然后一并溶于由乙醇、異丙醇和正丁醇各30mL配制的醇溶液中，并加鹽酸至鹽全部溶解，制得摻雜鐵鹽和鈷鹽的錫銻溶液，作為去除氨氮的活性層溶液備用；

c.去除有機物的活性層溶液的制備：

分別稱取0.56mol SnCl₄·5H₂O、0.028mol SbCl₃、0.0056mol Cu(NO₃)₂·3H₂O和0.0056mol Ce(NO₃)₃·6H₂O，然后一并溶于由乙醇、異丙醇和正丁醇各30mL配制的醇溶液中，并加鹽酸至鹽全部溶解，制得摻雜銅鹽和鈰鹽的錫銻溶液，作為去除有機物的活性層溶液備用；

d.中間層的制備：

采用潔凈的鈦基板，在鈦電極基板兩側(cè)表面分別涂覆一層在步驟a中制備的摻雜錳鹽和鎳鹽的錫銻溶液，形成中間層液膜，然后用烘槍對中間層液膜進(jìn)行烘干，烘干溫度為150℃，按本步驟的以上步驟重復(fù)涂覆中間層液膜和烘干過程1次，再將烘槍固化溫度調(diào)至400℃，用烘槍對中間層液膜固化的電極器件進(jìn)行5秒煅燒，從而在電極基板兩側(cè)表面上牢固結(jié)合中間層，形成具有中間層-電極基板-中間層復(fù)合結(jié)構(gòu)的預(yù)制前一階段復(fù)合電極器件；

e.去除氨氮的活性層的制備：

在完成步驟d中間層的制備過程之后，在步驟d中制備的預(yù)制前一階段復(fù)合電極器件的正面中間層表面上涂覆一層在步驟b中制備的摻雜鐵鹽和鈷鹽的錫銻溶液，形成去除氨氮的活性層液膜，然后用烘槍對去除氨氮的活性層液膜進(jìn)行烘干，烘干溫度為150℃，按本步驟的以上步驟重復(fù)涂覆去除氨氮的活性層液膜和烘干過程1次，再將烘槍固化溫度調(diào)至500℃，用烘槍對去除氨氮的活性層液膜固化的電極器件進(jìn)行30秒煅燒，從而在其中一側(cè)中間層的表面上制得去除氨氮的活性層，形成具有去除氨氮的活性層-中間層-電極基板-中間層復(fù)合結(jié)構(gòu)的預(yù)制后續(xù)階段復(fù)合電極器件；

f.去除有機物的活性層的制備：

在完成步驟e去除氨氮的活性層的制備過程之后，在步驟d中制備的預(yù)制前一階段復(fù)合電極器件的背面中間層表面上涂覆一層在步驟c中制備的摻雜銅鹽和鈰鹽的錫銻溶液，形成去除有機物的活性層液膜，然后用烘槍對去除有機物的活性層液膜進(jìn)行烘干，烘干溫度為150℃，按本步驟的以上步驟重復(fù)涂覆去除有機物的活性層液膜和烘干過程1次，再將烘槍固化溫度調(diào)至500℃，用烘槍對去除有機物的活性層液膜固化的電極進(jìn)行30秒煅燒，從而在其中另一側(cè)中間層的表面上制得去除有機物的活性層，最終形成具有去除氨氮的活性層-中間層-電極基板-中間層-去除有機物的活性層復(fù)合結(jié)構(gòu)的雙面異質(zhì)功能層的復(fù)合電極。

在本實施例的電極制備工藝中，電極的其中一面用于去除氨氮，另一面用于去除有機物，每一面均由增加涂層和鈦板結(jié)合力的中間層和去除氨氮或有機物的活性層構(gòu)成，中間層采用摻雜錳鹽和鎳鹽的錫銻溶液制備，去除氨氮的活性層采用摻雜鐵鹽和鈷鹽的錫銻溶液制備，去除有機物的活性層采用摻雜銅鹽和鈰鹽的錫銻溶液制備。本實施例采用的涂覆在鈦板上的溶液用烘槍烘干，重復(fù)烘干數(shù)次后，再用烘槍高溫煅燒電極。本實施例工藝簡單、制備速度快、節(jié)省能耗，所制備的電極能同時去除水中的氨氮和有機物，并且具有去除率高，能耗低等優(yōu)點。

實驗測試分析：

采用實施例二方法制備好一批復(fù)合電極。使用上海辰華儀器有限公司生產(chǎn)的CHI660電化學(xué)工作站，測定電極的析氧極化曲線和析氯極化曲線。以實施例二方法制備的復(fù)合電極為陽極，極板尺寸為50mm×120mm×1mm。以不銹鋼為陰極放入電解裝置中，電流密度為15mA/cm²，極板間距為1cm，電解槽內(nèi)廢水體積為400mL。廢水中的有機物以COD表征，其中初始氨氮濃度為100mg/L，初始COD為200mg/L，初始氯離子濃度為500mg/L，初始pH為8，電解時間為60min。采用納氏試劑分光光度法測定廢水中氨氮濃度，采用快速消解法測定廢水中的COD。電化學(xué)氧化處理40min后，氨氮的去除率達(dá)98％，COD的去除率達(dá)76％。此時氨氮濃度小于5mg/L，COD濃度小于50mg/L，能達(dá)到《城鎮(zhèn)污水處理廠污染物排放標(biāo)準(zhǔn)(GB18918-2002)》中規(guī)定的一級A標(biāo)準(zhǔn)。50min后，水中氨氮被全部降解。60分鐘后，COD的去除率為89％。采用實施例二的制備方法所制備的復(fù)合電極能夠同時高效地降解水中的氨氮和有機物。

實施例三：

本實施例與前述實施例基本相同，特別之處在于：

在本實施例中，一種能去除水中氨氮和有機物的具有雙面異質(zhì)外層的復(fù)合電極的制備方法，包括如下步驟：

a.中間層溶液的制備：

分別稱取0.56mol SnCl₄·5H₂O、0.056molSbCl₃、0.028mol Ni(NO₃)₂·5H₂O和0.028molMn(NO₃)₂，然后一并溶于由乙醇、異丙醇和正丁醇各30mL配制的醇溶液中，并加鹽酸至鹽全部溶解，制得摻雜錳鹽和鎳鹽的錫銻溶液，作為中間層溶液備用；

b.去除氨氮的活性層溶液的制備：

分別稱取0.56mol SnCl₄·5H₂O、0.056mol SbCl₃、0.028mol Co(NO₃)₂·6H₂O和0.028mol Fe(NO₃)₃·9H₂O，然后一并溶于由乙醇、異丙醇和正丁醇各30mL配制的醇溶液中，并加鹽酸至鹽全部溶解，制得摻雜鐵鹽和鈷鹽的錫銻溶液，作為去除氨氮的活性層溶液備用；

c.去除有機物的活性層溶液的制備：

分別稱取0.56mol SnCl₄·5H₂O、0.056mol SbCl₃、0.028mol Cu(NO₃)₂·3H₂O和0.028mol Ce(NO₃)₃·6H₂O，然后一并溶于由乙醇、異丙醇和正丁醇各30mL配制的醇溶液中，并加鹽酸至鹽全部溶解，制得摻雜銅鹽和鈰鹽的錫銻溶液，作為去除有機物的活性層溶液備用；

d.中間層的制備：

采用潔凈的鈦基板，在鈦電極基板兩側(cè)表面分別涂覆一層在步驟a中制備的摻雜錳鹽和鎳鹽的錫銻溶液，形成中間層液膜，然后用烘槍對中間層液膜進(jìn)行烘干，烘干溫度為80℃，按本步驟的以上步驟重復(fù)涂覆中間層液膜和烘干過程10次，再將烘槍固化溫度調(diào)至200℃，用烘槍對中間層液膜固化的電極器件進(jìn)行20秒煅燒，從而在電極基板兩側(cè)表面上牢固結(jié)合中間層，形成具有中間層-電極基板-中間層復(fù)合結(jié)構(gòu)的預(yù)制前一階段復(fù)合電極器件；

e.去除氨氮的活性層的制備：

在完成步驟d中間層的制備過程之后，在步驟d中制備的預(yù)制前一階段復(fù)合電極器件的正面中間層表面上涂覆一層在步驟b中制備的摻雜鐵鹽和鈷鹽的錫銻溶液，形成去除氨氮的活性層液膜，然后用烘槍對去除氨氮的活性層液膜進(jìn)行烘干，烘干溫度為80℃，按本步驟的以上步驟重復(fù)涂覆去除氨氮的活性層液膜和烘干過程10次，再將烘槍固化溫度調(diào)至500℃，用烘槍對去除氨氮的活性層液膜固化的電極器件進(jìn)行60秒煅燒，從而在其中一側(cè)中間層的表面上制得去除氨氮的活性層，形成具有去除氨氮的活性層-中間層-電極基板-中間層復(fù)合結(jié)構(gòu)的預(yù)制后續(xù)階段復(fù)合電極器件；

f.去除有機物的活性層的制備：

在完成步驟e去除氨氮的活性層的制備過程之后，在步驟d中制備的預(yù)制前一階段復(fù)合電極器件的背面中間層表面上涂覆一層在步驟c中制備的摻雜銅鹽和鈰鹽的錫銻溶液，形成去除有機物的活性層液膜，然后用烘槍對去除有機物的活性層液膜進(jìn)行烘干，烘干溫度為80℃，按本步驟的以上步驟重復(fù)涂覆去除有機物的活性層液膜和烘干過程10次，再將烘槍固化溫度調(diào)至500℃，用烘槍對去除有機物的活性層液膜固化的電極進(jìn)行60秒煅燒，從而在其中另一側(cè)中間層的表面上制得去除有機物的活性層，最終形成具有去除氨氮的活性層-中間層-電極基板-中間層-去除有機物的活性層復(fù)合結(jié)構(gòu)的雙面異質(zhì)功能層的復(fù)合電極。

在本實施例的電極制備工藝中，電極的其中一面用于去除氨氮，另一面用于去除有機物，每一面均由增加涂層和鈦板結(jié)合力的中間層和去除氨氮或有機物的活性層構(gòu)成，中間層采用摻雜錳鹽和鎳鹽的錫銻溶液制備，去除氨氮的活性層采用摻雜鐵鹽和鈷鹽的錫銻溶液制備，去除有機物的活性層采用摻雜銅鹽和鈰鹽的錫銻溶液制備。本實施例采用的涂覆在鈦板上的溶液用烘槍烘干，重復(fù)烘干數(shù)次后，再用烘槍高溫煅燒電極。本實施例工藝簡單、制備速度快、節(jié)省能耗，所制備的電極能同時去除水中的氨氮和有機物，并且具有去除率高，能耗低等優(yōu)點。

實驗測試分析：

采用實施例三方法制備好一批復(fù)合電極。使用上海辰華儀器有限公司生產(chǎn)的CHI660電化學(xué)工作站，測定電極的析氧極化曲線和析氯極化曲線。以實施例三方法制備的復(fù)合電極為陽極，極板尺寸為50mm×120mm×1mm。以不銹鋼為陰極放入電解裝置中，電流密度為15mA/cm²，極板間距為1cm，電解槽內(nèi)廢水體積為400mL。廢水中的有機物以COD表征，其中初始氨氮濃度為100mg/L，初始COD為200mg/L，初始氯離子濃度為500mg/L，初始pH為8，電解時間為60min。采用納氏試劑分光光度法測定廢水中氨氮濃度，采用快速消解法測定廢水中的COD。電化學(xué)氧化處理40min后，氨氮的去除率達(dá)97％，COD的去除率達(dá)79％。此時氨氮濃度小于5mg/L，COD濃度小于50mg/L，能達(dá)到《城鎮(zhèn)污水處理廠污染物排放標(biāo)準(zhǔn)(GB18918-2002)》中規(guī)定的一級A標(biāo)準(zhǔn)。50min后，水中氨氮被全部降解。60分鐘后，COD的去除率為82％。采用實施例三的制備方法所制備的復(fù)合電極能夠同時高效地降解水中的氨氮和有機物。

上面結(jié)合附圖對本發(fā)明實施例進(jìn)行了說明，但本發(fā)明不限于上述實施例，還可以根據(jù)本發(fā)明的發(fā)明創(chuàng)造的目的做出多種變化，凡依據(jù)本發(fā)明技術(shù)方案的精神實質(zhì)和原理下做的改變、修飾、替代、組合或簡化，均應(yīng)為等效的置換方式，只要符合本發(fā)明的發(fā)明目的，只要不背離本發(fā)明去除水中氨氮和有機物的復(fù)合電極及其制備方法的技術(shù)原理和發(fā)明構(gòu)思，都屬于本發(fā)明的保護范圍。