[发明专利]基于阴极产生双氧水的电-Fenton法处理难降解废水的装置

权利要求书

1.基于阴极产生双氧水的电-Fenton法处理难降解废水的装置，其特征在于，该装置由电解槽、负载Pt掺杂NiO-SnO镀CuO膜钛基阳极板、三维多孔膜阴极板、极板卡槽、曝气头、气体流量计、气瓶、稳压稳流电源和电线组成；极板卡槽为固定式，在电解槽中共放置4个极板卡槽，每个极板卡槽上均匀设置5个卡位，用于选择合适的间距插入载Pt掺杂NiO-SnO镀CuO膜钛基阳极板和三维多孔膜阴极板；曝气头安置于三维多孔膜阴极板的下部，将气体流量计与气瓶相连以控制三维多孔膜阴极板表面均匀曝气；其中，三维多孔膜阴极板由如下方法制备：

(1)取6.5g石墨粉加入500mL烧杯中，加入100mL去离子水并煮沸2h，除去上层杂质并真空抽滤，将抽滤后的石墨粉放入95℃烘箱中干燥12h，得到物质A；

(2)将物质A放入500mL烧杯中，向烧杯中加入100mL浓度为0.45mol/L的HCl，搅拌6h后放入95℃烘箱中干燥24h，得到物质B；

(3)将长度为60mm、宽度为40mm、厚度为2mm的钛网放入1000mL烧杯中，加入700mL去离子水并煮沸1h，取出钛网用250mL去离子水清洗，将清洗后的钛网放入500mL烧杯中，加入100mL浓度为0.1mol/L的盐酸溶液浸泡0.5h，然后取出钛网用250mL去离子水冲洗，晾干后得到物质C；

(4)将4.5g物质B放入500mL烧杯中，然后加入10mL浓度为4.5mol/L的KCl水溶液、8.5mL质量百分比浓度为30％的辛基酚聚氧乙烯醚水溶液、40mL乙醇、35mL叔丁醇，在100r/min条件下搅拌10min，然后加入7.5mL质量百分比浓度为70％的聚四氟乙烯乳液，在100r/min条件下搅拌10min，得到溶液A，将溶液A放入95℃恒温水浴锅中，至溶液呈膏状，得到膏状物A；

(5)将膏状物A涂抹在物质C的一侧得到物质D，将物质D放于压片机上，在压力为2t条件下保压1min，得到物质E；

(6)将50ml浓度为0.5mol/L的Pt(NO₃)₂加入150ml异丙醇中，得到溶液B；

(7)将10ml浓度为0.5mol/L的Sr(NO₃)₂溶液和100ml浓度为0.5mol/L的CoCl₂溶液加入到120ml异丙醇和5ml浓盐酸中，然后再加入10ml浓度为0.5mol/L的NiCl₂溶液，摇匀得到溶液C；

(8)将0.8g物质B放入500mL烧杯中，然后加入5.5mL浓度为4.5mol/L的KCl水溶液、4.5mL质量百分比浓度为30％的辛基酚聚氧乙烯醚水溶液、40mL乙醇、35mL叔丁醇、5mL溶液B、7mL溶液C，在100r/min条件下搅拌10min，然后加入2.5mL质量百分比浓度为70％的聚四氟乙烯乳液，在100r/min条件下搅拌10min，得到溶液D，将溶液D放入80℃恒温水浴锅中，至溶液呈膏状，得到膏状物B；

(9)将膏状物B涂抹在物质E的另一侧得到物质F，将物质F放于压片机上，在压力为2t条件下保压1min，得到物质G；

(10)将物质G放入300℃马弗炉中煅烧1h，然后放在热压机中，在温度为350℃，压力为10t的条件下保压1min，冷却后即可得到三维多孔膜阴极板。

2.根据权利要求1所述基于阴极产生双氧水的电-Fenton法处理难降解废水的装置，其特征在于，该装置中的负载Pt掺杂NiO-SnO镀CuO膜钛基阳极板由如下方法制备：

(1)用240号氧化铝耐水砂纸将钛片表面打磨至出现金属光泽，然后将其放入培养皿中，倒入50mL丙酮，在40kHz超声波清洗仪中用洗涤剂溶液清洗除油30min，取出先用自来水冲洗，再用去离子水冲洗，然后放置在40kHz超声波清洗仪中用去离子水清洗15min；

(2)将步骤(1)得到的钛片放置在10％的草酸溶液中刻蚀2h，然后取出先用自来水冲洗，再用去离子水冲洗后放置在40kHz超声波仪器中用去离子水清洗15min，晾干后保存在无水乙醇中备用；

(3)利用辉光放电对步骤(2)得到的钛片表面进行预处理10min，然后在MS56A型高真空多靶磁控溅射机上完成磁控溅射镀铂得到物质A，其中阴极靶材为铂片，钛片作为阳极基片，操作模式为射频溅射，真空度为8.0×10^-2Pa，功率为100W，氩气压力为1pa；

(4)将正丁醇、异丙醇、异丁醇、无水乙醇按等体积比例混合，得到溶液A；将SnCl₂.H₂O溶于无水乙醇制成浓度为0.5mol/L的溶液B；将Ni(NO₃)₂.6H₂O溶于无水乙醇制成浓度为0.5mol/L的溶液C1，另将Ni(NO₃)₂.6H₂O溶于水中制成浓度为0.5mol/L的溶液并加入5滴硝酸以防水解，得到溶液C2；将Cu(NO₃)₂溶于水中制成浓度为0.5mol/L的溶液，加入5滴硝酸以防水解，得到溶液D；

(5)将溶液B与溶液C1按体积比2∶8混合，得到溶液E1；将溶液E1与溶液A等体积比混合，摇匀后分成等量3份，得到溶液F1-1、溶液F1-2、溶液F1-3；

(6)将溶液B与溶液C1按体积比4∶6混合，得到溶液E2；将溶液E2与溶液A等体积比混合，摇匀后分成等量3份，得到溶液F2-1、溶液F2-2、溶液F2-3；

(7)将溶液B与溶液C1按体积比6∶4混合，得到溶液E3；将溶液E3与溶液A等体积比混合，摇匀后分成等量3份，得到溶液F3-1、溶液F3-2、溶液F3-3；

(8)将溶液B与溶液C1按体积比8∶2混合，得到溶液E4；将溶液E4与溶液A等体积比混合，摇匀后分成等量3份，得到溶液F4-1、溶液F4-2、溶液F4-3；

(9)将溶液C2与溶液D按体积比3∶7混合，得到溶液G1；将溶液G1与溶液A等体积比混合，摇匀后分成等量2份，得到溶液H1-1、溶液H1-2；

(10)将溶液C2与溶液D按体积比1∶9混合，得到溶液G2；将溶液G2与溶液A等体积比混合，摇匀后分成等量2份，得到溶液H2-1、溶液H2-2；

(11)将溶液D与溶液A等体积比混合，摇匀后分成等量4份，得到溶液D1、溶液D2、溶液D3、溶液D4；

(12)将步骤(3)得到的物质A浸入到溶液F1-1中，并在磁力搅拌器作用下均匀浸渍，3h后取出晾干，然后在100℃条件下干燥10h，得到物质B1-1；

(13)将物质B1-1浸入到溶液F2-1中，并在磁力搅拌器作用下均匀浸渍，3h后取出晾干，然后在100℃条件下干燥10h，得到物质B2-1；

(14)将物质B2-1浸入到溶液F3-1中，并在磁力搅拌器作用下均匀浸渍，3h后取出晾干，然后在100℃条件下干燥10h，得到物质B3-1；

(15)将物质B3-1浸入到溶液F4-1中，并在磁力搅拌器作用下均匀浸渍，3h后取出晾干，然后在100℃条件下干燥10h，将干燥后的物质置于马弗炉中在600℃条件下焙烧4h，得到物质B4-1；

(16)将物质B4-1浸入到溶液F1-2中，并在磁力搅拌器作用下均匀浸渍，3h后取出晾干，然后在100℃条件下干燥10h，得到物质B1-2；

(17)将物质B1-2浸入到溶液F2-2中，并在磁力搅拌器作用下均匀浸渍，3h后取出晾干，然后在100℃条件下干燥10h，得到物质B2-2；

(18)将物质B2-2浸入到溶液F3-2中，并在磁力搅拌器作用下均匀浸渍，3h后取出晾干，然后在100℃条件下干燥10h，得到物质B3-2；

(19)将物质B3-2浸入到溶液F4-2中，并在磁力搅拌器作用下均匀浸渍，3h后取出晾干，然后在100℃条件下干燥10h，将干燥后的物质置于马弗炉中在600℃条件下焙烧4h，得到物质B4-2；

(20)将物质B4-2浸入到溶液F1-3中，并在磁力搅拌器作用下均匀浸渍，3h后取出晾干，然后在100℃条件下干燥10h，得到物质B1-3；

(21)将物质B1-3浸入到溶液F2-3中，并在磁力搅拌器作用下均匀浸渍，3h后取出晾干，然后在100℃条件下干燥10h，得到物质B2-3；

(22)将物质B2-3浸入到溶液F3-3中，并在磁力搅拌器作用下均匀浸渍，3h后取出晾干，然后在100℃条件下干燥10h，得到物质B3-3；

(23)将物质B3-3浸入到溶液F4-3中，并在磁力搅拌器作用下均匀浸渍，3h后取出晾干，然后在100℃条件下干燥10h，将干燥后的物质置于马弗炉中在600℃条件下焙烧4h，得到物质B4-3；

(24)将物质B4-3浸入到溶液H1-1中，并在磁力搅拌器作用下均匀浸渍，3h后取出晾干，然后在100℃条件下干燥10h，得到物质C1-1；

(25)将物质C1-1浸入到溶液H2-1中，并在磁力搅拌器作用下均匀浸渍，3h后取出晾干，然后在100℃条件下干燥10h，将干燥后的物质置于马弗炉中在600℃条件下焙烧4h，得到物质C2-1；

(26)将物质C2-1浸入到溶液H1-2中，并在磁力搅拌器作用下均匀浸渍，3h后取出晾干，然后在100℃条件下干燥10h，得到物质C1-2；

(27)将物质C1-2浸入到溶液H2-2中，并在磁力搅拌器作用下均匀浸渍，3h后取出晾干，然后在100℃条件下干燥10h，将干燥后的物质置于马弗炉中在600℃条件下焙烧4h，得到物质C2-2；

(28)将物质C2-2浸入到溶液D1中，并在磁力搅拌器作用下均匀浸渍，3h后取出晾干，然后在100℃条件下干燥10h，得到物质D1；

(29)将物质D1浸入到溶液D2中，并在磁力搅拌器作用下均匀浸渍，3h后取出晾干，然后在100℃条件下干燥10h，将干燥后的物质置于马弗炉中在600℃条件下焙烧4h，得到物质D2；

(30)将物质D2浸入到溶液D3中，并在磁力搅拌器作用下均匀浸渍，3h后取出晾干，然后在100℃条件下干燥10h，得到物质D3；

(31)将物质D3浸入到溶液D4中，并在磁力搅拌器作用下均匀浸渍，3h后取出晾干，然后在100℃条件下干燥10h，将干燥后的物质置于马弗炉中在600℃条件下焙烧4h，得到的物质即为负载Pt掺杂NiO-SnO镀CuO膜的钛基阳极板。