[发明专利]一种有机直链含氮化合物修饰石墨毡阳极材料的制备方法

说明书

技术领域

本发明属于化学材料领域，涉及一种电极材料，主要是一种用于电渗透脱水装置中阳极材料，尤其是有机直链含氮化合物修饰石墨毡阳极材料的制备方法。

背景技术

目前污泥中含有各种污染物，若不进行无害化处理、处置，直接投放到环境中，将对环境造成污染。随着各地污水处理厂的大量建设和运行，污泥产生量大大增加，污泥的处理和处置已经引起越来越多人的关注，通常普通机械脱水只能脱去很少量水，将近有百分之上的水不能脱去，为了进一步实现深度脱水，电渗透脱水机得到广泛的应用，电渗透脱水在脱水过程中，由于脱水效率好，污泥处置综合经济效益高。可以将每吨污泥含水量从80％脱水降低至60％以下。

污泥电渗透高干脱水机是利用外加直流电场，并辅以一定的机械压力脱除物料中机械压滤无法脱除的一部分间隙水和吸附水的污泥高干脱水设备。是一种新开发的污泥脱水技术，它将固液分离技术和污泥自身具有的电化学性质的物理化学处理技术有机地结合起来，利用“电力”进行脱水。其工作原理是由于污泥相对水来说都带有轻微的负电荷，但污泥颗粒和周围介质溶液作为一个整体是电中性的，为了平衡这些负电荷，污泥颗粒表面必会吸附介质溶液中带有相反电荷的阳离子。固体颗粒表面的负电荷与其吸附的周围介质中的反离子构成所谓的双电层。在电场作用下，污泥固体颗粒表面吸附的阳离子携带水分向阴极移动，形成电渗透现象。电渗透脱水是给污泥施加一定的直流电压，利用污泥粒子和水分子相互向相反的极性方向分离移动的现象进行脱水。在电渗透脱水装置中最重要的是电极材料和形状，尤其是阳极材料，由于通电后的电解消耗和脱水的苛刻使用状态，需电阻低、耐压、耐摩擦、不易破损、易加工成不同形状、无重金属溶出的材料等特点。但是目前的阳极材料很难满足上述要求，因此设计一种性能优良、普适性性强的阳极材料显得尤为重要。

发明内容

针对上述问题，本发明的目的在于提供主要是一种用于电渗透脱水装置中阳极材料，主要是用有机直链含氮化合物修饰石墨毡阳极材料，通过有机直链含氮化合物改性石墨毡的表面性能，从而改善阳极材料的各项性能。

本发明解决上述技术问题所采用的技术方案是：

一种有机直链含氮化合物修饰石墨毡阳极材料的制备方法，其特征在于，包括下述步骤：

(1)石墨毡的预处理：首先取石墨毡进行裁剪处理，把石墨租剪成5cm*8cm大小的长方形作为阳极材料，将裁剪好的石墨毡在450～600℃下恒温热处理2h，冷却后，然后在丙酮、乙醇、去离子水中依次超声清洗，在120℃下真空干燥3h，将预处理好的石墨粒放入干燥器中备用。

(2)阳极材料的制备：

将预处理过后的石墨毡放入含有100mLSOCl₂，3mL氮氮二甲基甲酰胺的混合溶液中，在70℃下回流48h，接着在真空条件下用四氢呋喃反复冲洗，然后在室温条件下干燥24h，将其放入含有20mL有机直链的含氮化合物，100mL的氮氮二甲基甲酰胺在130℃下回流48h，这样可以使氨基将氯原子取代，然后用乙醇反复冲洗三次，接着在室温条件下干燥24h，得到阳极材料，放入干燥器备用。

进一步，上述步骤(2)有机直链的含氮化合物为1，3-丙二胺、乙二胺、甘氨酸或苏氨酸中任一种。

进一步，上述步骤(1)超声清洗的设定条件为温度35℃，超声时间为10～20mim。

进一步，上述步骤(1)中所用乙醇质量分数为40～50％。

本发明的优点在于：本发明制备的阳极材料，经过有机直链含氮化合物修饰过后的石墨链表面变得更粗糙，比表面积比较大，使得更多的细菌吸附在电极上，使得电子能够更容易的从微生物传递到阳极上，同时增加了功率密度和耐压，同时无重金属材料的溶出，性能稳定，易于广泛的使用。

具体实施方式

以下结合具体实施例对本发明作具体的介绍。

实施例1：乙二胺修饰石墨毡阳极材料的制备方法，包括下述步骤：

(1)石墨毡的预处理：首先取石墨毡进行裁剪处理，把石墨租剪成5cm*8cm大小的长方形作为阳极材料，将裁剪好的石墨毡在450～600℃下恒温热处理2h，冷却后，然后在丙酮、乙醇、去离子水中依次超声清洗在120℃下真空干燥3h，将预处理好的石墨粒放入干燥器中备用。

(2)阳极材料的制备：