本發(fā)明涉及水處理的，具體而言，涉及水處理方法以及電解裝置。

背景技術(shù)：

1、本技術(shù)的申請(qǐng)人已提交的公開號(hào)為cn118324262a的發(fā)明專利公開了處理硫酸鈉等類似物質(zhì)（如硫酸鋰、磷酸鈉、磷酸鋰）工業(yè)廢水的水處理方法及電解裝置，以處理硫酸鈉為例，通過陽極和陰極的電解反應(yīng)以及cem膜阻擋陰離子通過的能力，實(shí)現(xiàn)在陽極室中析出酸式硫酸鈉(nahso4)晶體，在陰極室中產(chǎn)出氫氣和濃氫氧化鈉溶液，由此，不僅解決了原水處理不便的問題，還可得到包含氫氣在內(nèi)的多種副產(chǎn)品。

2、在電解裝置中，陽極和陰極的電極材料的性能對(duì)裝置整體的效率和壽命至關(guān)重要。多孔材料以其高比表面積、豐富的活性位點(diǎn)、優(yōu)異的電化學(xué)性能和良好的結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性，在電化學(xué)儲(chǔ)能、電催化等領(lǐng)域具有廣泛應(yīng)用前景。陽極和陰極常用的多孔材料主要包括碳材料、貴金屬材料和過渡金屬氧化物等。然而，這些多孔材料在實(shí)際應(yīng)用中往往存在導(dǎo)電性不足、成本高或穩(wěn)定性差等問題，限制了其進(jìn)一步發(fā)展。

3、鐵基材料因其資源豐富、成本低廉、環(huán)境友好，而廣泛應(yīng)用于各類電化學(xué)裝置中。然而，單一的鐵基材料在實(shí)際應(yīng)用中面臨導(dǎo)電性和催化活性不足等問題，需要進(jìn)一步改進(jìn)和優(yōu)化。fe-b化合物作為一種新型材料，因其獨(dú)特的化學(xué)性質(zhì)和潛在的電催化活性，在磁性材料、硬質(zhì)合金等領(lǐng)域已有應(yīng)用，fe-b化合物的引入有望顯著提升鐵基材料的綜合性能，特別是在提高其導(dǎo)電性和催化活性方面。然而，fe-b化合物在鐵基電極材料尤其是鐵基多孔材料中的應(yīng)用尚未被廣泛研究和報(bào)道。

4、傳統(tǒng)的鐵基多孔材料的制備方法，如化學(xué)氣相沉積、電化學(xué)沉積等，雖然可以獲得多孔結(jié)構(gòu)，但通常存在工藝復(fù)雜、成本高昂、難以規(guī)模化生產(chǎn)、環(huán)境污染等問題。此外，通過這些方法制備的鐵基多孔材料往往存在機(jī)械強(qiáng)度低、結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性差等缺點(diǎn)，限制了其在實(shí)際應(yīng)用中的表現(xiàn)。相比之下，高溫?zé)Y(jié)技術(shù)由于其工藝簡(jiǎn)便、易于控制、成本低廉、適合規(guī)?；a(chǎn)等優(yōu)點(diǎn)，逐漸成為制備多孔材料的重要方法之一。通過高溫?zé)Y(jié)法制備鐵基多孔材料，不僅可以顯著提高材料的機(jī)械強(qiáng)度和導(dǎo)電性，還能在微觀結(jié)構(gòu)上實(shí)現(xiàn)多孔結(jié)構(gòu)的均勻分布，從而提升材料的比表面積和電化學(xué)活性。然而，將高溫?zé)Y(jié)法應(yīng)用于鐵基多孔材料的制備尚未見報(bào)道。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題在于提供一種制備工藝簡(jiǎn)單、電化學(xué)性能優(yōu)異、可以顯著提升廢水處理效率的feb基多孔電極材料、feb基多孔電極材料的制備方法、水處理方法以及電解裝置

2、為了實(shí)現(xiàn)上述目的，根據(jù)本發(fā)明的第一個(gè)方面，提供了feb基多孔電極材料，技術(shù)方案如下：

3、feb基多孔電極材料，由包括fe-b化合物、fe和金屬m的坯體高溫?zé)Y(jié)得到，所述金屬m為ni或co。

4、作為上述的feb基多孔電極材料的進(jìn)一步改進(jìn)：xrd圖譜具有fe2b金屬間化合物、fe-m金屬間化合物的特征峰。

5、作為上述的feb基多孔電極材料的進(jìn)一步改進(jìn)：fe-b化合物、fe和金屬m的質(zhì)量比為(1～2.4):(1.2～1.6):1。

6、為了實(shí)現(xiàn)上述目的，根據(jù)本發(fā)明的第二個(gè)方面，提供了feb基多孔電極材料的制備方法，技術(shù)方案如下：

7、feb基多孔電極材料的制備方法，包括以下步驟：

8、獲取包括fe-b化合物、fe、金屬m和成型劑的混合粉；

9、將混合粉壓制成坯體；

10、對(duì)坯體進(jìn)行燒結(jié)處理，即得到feb基多孔電極材料。

11、作為上述的feb基多孔電極材料的制備方法的進(jìn)一步改進(jìn)：所述fe-b化合物為硼化鐵或硼化鐵前驅(qū)體。

12、作為上述的feb基多孔電極材料的制備方法的進(jìn)一步改進(jìn)：所述硼化鐵前驅(qū)體的制備方法包括以下步驟：在氮?dú)獗Ｗo(hù)下，將硼氫化物溶液滴加到持續(xù)攪拌的可溶性鐵鹽溶液中，滴加完成后在冰浴條件下攪拌1～3小時(shí)；收集沉淀并對(duì)收集的沉淀進(jìn)行洗滌和干燥，即得到硼化鐵前驅(qū)體。

13、作為上述的feb基多孔電極材料的制備方法的進(jìn)一步改進(jìn)：所述硼氫化物溶液按照每100ml水中加入1～3g硼氫化鈉的配比配制；所述可溶性鐵鹽溶液按照每100ml水中加入5～6g六水合氯化鐵的配比配制；所述硼氫化物溶液與可溶性鐵鹽溶液的體積比為1:1。

14、作為上述的feb基多孔電極材料的制備方法的進(jìn)一步改進(jìn)：所述硼化鐵前驅(qū)體的制備方法包括以下步驟：將含有可溶性鐵鹽、硼酸、檸檬酸、乙二醇的水溶液在70～90℃水浴中加熱攪拌直至形成凝膠；將凝膠在110～130℃烘箱中干燥，即得到硼化鐵前驅(qū)體。

15、作為上述的feb基多孔電極材料的制備方法的進(jìn)一步改進(jìn)：所述水溶液按照每100ml水中加入7～9g九水合硝酸鐵、1～1.6g硼酸、7～8g檸檬酸、10～30ml乙二醇的配比配制。

16、作為上述的feb基多孔電極材料的制備方法的進(jìn)一步改進(jìn)：所述燒結(jié)處理為：

17、從室溫下升溫至250～350℃，保溫1～3小時(shí)；

18、繼續(xù)升溫至400～600℃，保溫1～2小時(shí)；

19、繼續(xù)升溫至750～850℃，保溫1～2小時(shí)，隨爐冷卻即得到feb基多孔電極材料。

20、為了實(shí)現(xiàn)上述目的，根據(jù)本發(fā)明的第三個(gè)方面，提供了水處理方法，技術(shù)方案如下：

21、水處理方法，包括步驟：

22、設(shè)置電解槽，所述電解槽具有由cem膜分隔的陽極液槽室和陰極液槽室，所述陽極液槽室的陽極和所述陰極液槽室的陰極分別與電源正負(fù)極相連；

23、將由原水經(jīng)預(yù)處理得到的陽極液和配置的陰極液分別通入所述陽極液槽室中和所述陰極液槽室中；

24、隨著電解槽的運(yùn)行，在所述陽極液槽室中產(chǎn)生氧氣，在所述陰極液槽室中產(chǎn)生氫氣；

25、所述陰極采用由包括fe-b化合物、fe和ni的坯體高溫?zé)Y(jié)得到的feb基多孔電極材料；所述陽極采用由包括fe-b化合物、fe和co的坯體高溫?zé)Y(jié)得到feb基多孔電極材料。

26、作為上述的水處理方法的進(jìn)一步改進(jìn)：所述陰極的feb基多孔電極材料的xrd圖譜具有fe2b金屬間化合物、fe3ni3金屬間化合物和fe-ni固溶體的特征峰；所述陽極的feb基多孔電極材料的xrd圖譜具有fe2b金屬間化合物、feco金屬間化合物的特征峰。

27、作為上述的水處理方法的進(jìn)一步改進(jìn)：feb基多孔電極材料的制備方法包括以下步驟：

28、獲取包括fe-b化合物、fe、ni或co、成型劑的混合粉；

29、將混合粉壓制成坯體；

30、對(duì)坯體進(jìn)行燒結(jié)處理，即得到feb基多孔電極材料。

31、作為上述的水處理方法的進(jìn)一步改進(jìn)：還包括步驟：將燒結(jié)處理得到的feb基多孔電極材料放入施加有電場(chǎng)的腔體中，在氬氣和氧氣的混合氣氛下對(duì)其表面進(jìn)行處理。

32、作為上述的水處理方法的進(jìn)一步改進(jìn)：以腔體體積為10l為基數(shù)，feb基多孔電極材料的體積為腔體體積的10～15%，腔體內(nèi)的壓力為50～100?mtorr，射頻電源功率為50～100w，混合氣氛中氬氣與氧氣的體積比為4:1，混合氣氛的流量為20～30sccm，處理時(shí)間為5～15分鐘。

33、為了實(shí)現(xiàn)上述目的，根據(jù)本發(fā)明的第四個(gè)方面，提供了電解裝置，技術(shù)方案如下：

34、電解裝置，包括電解槽，所述電解槽具有由cem膜分隔的陽極液槽室和陰極液槽室，所述陽極液槽室的陽極和所述陰極液槽室的陰極分別與所述電解裝置的電源正負(fù)極相連；

35、所述陽極液槽室中使用的陽極液主要由axbo4溶液構(gòu)成，所述陰極液槽室中使用的陰極液為aoh溶液；

36、隨著電解槽的運(yùn)行，在所述陽極液槽室中產(chǎn)生氧氣，在所述陰極液槽室中產(chǎn)生氫氣；

37、所述陰極采用由包括fe-b化合物、fe和ni的坯體高溫?zé)Y(jié)得到的feb基多孔電極材料；所述陽極采用由包括fe-b化合物、fe和co的坯體高溫?zé)Y(jié)得到feb基多孔電極材料。

38、可見，本發(fā)明具有以下優(yōu)點(diǎn)：

39、（1）本發(fā)明在鐵基電極材料中所引入的fe-b化合物具有良好的導(dǎo)電性，有利于提高電極材料的電子傳導(dǎo)能力；優(yōu)異的化學(xué)穩(wěn)定性，可提高電極材料的耐腐蝕性和使用壽命；潛在的催化活性，可提高電極材料的電化學(xué)性能。

40、ni在電催化反應(yīng)（如水的電解）中展現(xiàn)出良好的活性，而co在氧還原反應(yīng)（orr）和氧析出反應(yīng)（oer）中具有出色的性能，本發(fā)明將ni或co引入鐵基電極材料中，可以顯著提高電極材料的電催化活性，增強(qiáng)電極材料的電子傳導(dǎo)能力，降低電極材料的內(nèi)阻，從而提高電解裝置對(duì)工業(yè)廢水的電解性能。

41、fe-b化合物、fe和金屬m（ni或co）的共存，形成了一個(gè)多相復(fù)合體系，各組分之間可能產(chǎn)生協(xié)同效應(yīng)，提供更豐富的活性位點(diǎn)，實(shí)現(xiàn)了各成分優(yōu)勢(shì)的互補(bǔ)和疊加，有助于調(diào)節(jié)電極材料的整體物理化學(xué)性質(zhì)，有利于提高電極材料的電化學(xué)性能。

42、（2）高溫?zé)Y(jié)法的工藝簡(jiǎn)單，易于控制，適合規(guī)?；a(chǎn)；有利于形成穩(wěn)定的晶體結(jié)構(gòu)和強(qiáng)烈的原子間結(jié)合，提高電極材料的機(jī)械強(qiáng)度和結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性，還可以通過調(diào)控?zé)Y(jié)溫度、時(shí)間等參數(shù)來控制多孔結(jié)構(gòu)的特性。

43、高溫?zé)Y(jié)過程中，坯體中的組分會(huì)發(fā)生熔融、擴(kuò)散和重排，形成微觀上均勻分布、互連的多孔結(jié)構(gòu)；這樣的多孔結(jié)構(gòu)能夠提供較大的比表面積和更多的活性位點(diǎn)，有利于提高電化學(xué)性能；形成豐富的孔道結(jié)構(gòu)，有利于電解液的滲透和離子的快速傳輸；改善電極材料的質(zhì)量傳遞特性，有利于反應(yīng)物和產(chǎn)物的快速擴(kuò)散，從而提高電化學(xué)反應(yīng)效率；形成致密的復(fù)合結(jié)構(gòu)，顯著提高電極材料的機(jī)械強(qiáng)度、耐腐蝕性和結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性，有效防止電極材料在使用過程中的粉化和破裂，延長(zhǎng)電極的使用壽命。

44、（3）相比貴金屬材料，fe、b、ni和co都屬于相對(duì)廉價(jià)的元素，且環(huán)境友好；高溫?zé)Y(jié)工藝相對(duì)簡(jiǎn)單、易于控制和工業(yè)化，具有較低的生產(chǎn)成本和較高的生產(chǎn)效率。兩者相結(jié)合，有助于降低鐵基電極材料的制造成本，減少對(duì)環(huán)境的影響。

45、（4）應(yīng)用于電解工業(yè)廢水的電解裝置時(shí)，陽極由包括fe-b化合物、fe和ni的坯體高溫?zé)Y(jié)得到，而陰極由包括fe-b化合物、fe和co的坯體高溫?zé)Y(jié)得到，這種特定的選擇具有以下優(yōu)點(diǎn)：

46、陽極：陽極電解反應(yīng)通常涉及氧化過程（如氧氣生成反應(yīng)），鎳在電化學(xué)反應(yīng)中，尤其是氧化反應(yīng)中，表現(xiàn)出良好的電催化活性，使陽極反應(yīng)更加高效；鎳還具有優(yōu)良的導(dǎo)電性能，與fe和fe-b化合物結(jié)合后，可以顯著提高陽極的導(dǎo)電性，降低陽極的電阻，從而提高電解效率和降低電能消耗。

47、陰極：陰極電解反應(yīng)通常涉及還原反應(yīng)（如氫氣生成反應(yīng)），鈷在電化學(xué)反應(yīng)中展現(xiàn)出優(yōu)異的電催化活性，co的存在可以顯著提升陰極的電催化活性，使陰極反應(yīng)更高效；鈷也具有良好的導(dǎo)電性能，結(jié)合fe和fe-b化合物后，可以顯著提升陰極的導(dǎo)電性，降低陰極的內(nèi)阻，提高電解效率。

48、由此，本發(fā)明通過在陽極和陰極分別使用不同的金屬組合，顯著提高了電極的導(dǎo)電性和電催化活性，結(jié)合高溫?zé)Y(jié)法給多孔電極材料所帶來的高機(jī)械強(qiáng)度和耐腐蝕性，成功優(yōu)化了電解裝置的整體電解效率和穩(wěn)定性，使得電解裝置在不同電解條件下都能維持高效穩(wěn)定的運(yùn)行，具有顯著的技術(shù)和經(jīng)濟(jì)優(yōu)勢(shì)。

49、綜上所述，本發(fā)明通過引入fe-b化合物和ni或co，并采用高溫?zé)Y(jié)技術(shù)，顯著提升了材料的導(dǎo)電性、電催化活性、機(jī)械強(qiáng)度和穩(wěn)定性，優(yōu)化了多孔結(jié)構(gòu)，提高了綜合性能，具有重要的研究?jī)r(jià)值和廣闊的應(yīng)用前景。

50、下面結(jié)合附圖和具體實(shí)施方式對(duì)本發(fā)明做進(jìn)一步的說明。本發(fā)明附加的方面和優(yōu)點(diǎn)將在下面的描述中部分給出，部分將從下面的描述中變得明顯，或通過本發(fā)明的實(shí)踐了解到。