[发明专利]具有电化学氧化活性的环管状亚氧化钛膜电极及其制备方法

说明书

本发明公开了一种具有电化学氧化活性的环管状亚氧化钛膜电极及其制备方法，该电极为环管状结构，其壁厚为2～8mm，孔隙率为50％～85％，比表面积3～7m²g^‑1，具有电活性的比表面积占到该电极总比表面积的2～8％，内外电活性比表面积之比为0.2～0.6，电活性层厚度为100～700μm；该电极的主要成分为Ti_nO_2n‑1，其中3<n<10范围的整数；次要成分为掺杂金属元素，Ti_nO_2n‑1与掺杂金属元素的质量比为100:1～500:1。该膜电极，具有孔隙率高、电活性比表面积大，电化学氧化活性高、化学性质稳定等优点；且能用简单易行的工艺制备。该电极材料能够作为阳极，实现膜分离与电化学氧化工艺复合，解决了电化学氧化工艺中由于传质限制而处理效率不高的问题。

技术领域

本发明涉及一种具有电化学氧化活性的环管状亚氧化钛膜电极及其制备方法，属于水处理技术和环境功能材料领域。

背景技术

目前，高浓度难降解有毒有害废水的处理一直是世界性难题。国内外的研究现状表明，当前多采用物化+生化方法对该类废水进行处理。虽然处理效果明显，但出水COD仍不达标，因此有必要对生化出水进行深度处理。

高级氧化技术是目前备受关注的新兴技术，特别是应用于难生物降解有机废水的深度处理。高级氧化技术有Fenton法、臭氧氧化法、超临界水氧化法、电化学氧化法等，其中电化学氧化法相对于其他方法具有无需添加化学药品、设备占地面积小、无二次污染等优点。

现阶段，电化学氧化工艺的电极大多是平面电极，采用flow-by模式运行，极板表面的水利扩散边界层较厚(大约是100μm)，扩散限值使得污染物去除速率不可能太高。要想获得较高的COD去除率，需要采用大量平行放置的平面电极，提供足够大的表面积来去除污染物，但这样不仅增加了成本，同时增大了场地面积。

发明内容

基于上述现有技术所存在的问题，本发明提供一种具有电化学氧化活性的环管状亚氧化钛膜电极及其制备方法，该电极能够作为阳极，实现膜分离与电化学氧化工艺复合，解决了电化学氧化工艺中由于传质限制而导致有机物去除效率不高的问题。

本发明提供的一种具有电化学氧化活性的环管状亚氧化钛膜电极为环管状结构，其壁厚为2～8mm，孔隙率为50％～85％，比表面积3～7m²g^-1，具有电活性的比表面积占到该电极总比表面积的2～8％，内外电活性比表面积之比为0.2～0.6，电活性层厚度为100～700μm；

该电极的主要成分为Ti_nO_2n-1，其中3<n<10范围的整数；次要成分为掺杂金属元素，Ti_nO_2n-1与掺杂金属元素的质量比为100:1～500:1。

本发明实施例还提供一种具有电化学氧化活性的环管状亚氧化钛膜电极的制备方法，用于制备本发明所述的膜电极，包括以下步骤：

在高温环境下用氢气还原二氧化钛制得亚氧化钛，将制得的所述亚氧化钛与金属物质掺杂、添加粘结剂进行调浆、糊状物放入模具挤压成型后进行真空干燥和高温焙烧，即制得膜电极。

本发明的有益效果为：该具有电化学氧化活性的环管状亚氧化钛膜电极，具有孔隙率高、电活性比表面积大，电化学氧化活性高、化学性质稳定等优点；该膜电极的制备工艺简单易行；能用于电化学工艺中，采用flow-through模式运行，实现膜分离与电化学氧化复合，提高电化学氧化深度处理难降解有毒有害废水生化出水的处理效果。

附图说明