[发明专利]一种高效产过氧化氢处理有机废水的碳纤维电极制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及电催化电极材料的技术领域，特别涉及一种高效产过氧化氢处理有机废水的碳纤维电极制备方法。

背景技术

过氧化氢(H₂O₂)的电化学合成，是一种电化学电极还原反应，随着电化学技术在水处理方面的发展，H₂O₂的电化学产生也受到广泛关注。特别是在电芬顿技术中的应用较为广泛，其基于分子氧(O₂)在阴极还原为过氧化氢(H₂O₂)并与亚铁离子(Fe²⁺)反应生成具有强氧化性的羟基自由基(·OH)，从而实现污染物的氧化降解过程。

电芬顿体系中，如何提高H₂O₂的产率是制约其处理效果的重要因素，而电极材料被认为是高效生产H₂O₂的关键。近年来，碳材料越来越多的被作为产生H₂O₂的电极备选材料，其中碳纤维材料比表面积大，吸附性强和机械强度好而被广泛使用。但是，由于碳纤维电极材料电催化生产H₂O₂的产量不高，制约了其在电芬顿体系中的应用，因此开发一种简单易行且能够显著提高碳纤维电极催化活性及H₂O₂产量的方法对于其在处理有机废水技术中的应用推广具有重要意义。

发明内容

为了克服上述现有技术的不足,本发明的目的在于提供一种高效产过氧化氢处理有机废水的碳纤维电极制备方法，通过对碳纤维电极材料进行改性，实现了过氧化氢的高效产生，并且电极材料具有可多次重复使用，使用寿命长的特点。

为了达到上述目的，本发明采用的技术方案是：

一种高效产过氧化氢处理有机废水的碳纤维电极制备方法，包括以下步骤；

步骤一

称取碳纳米管颗粒和聚四氟乙烯，碳纳米管颗粒为0.2g，两者之间按照质量比1:1～1:10加入去离子水15～30ml中，再加入1～3ml异丙醇，将溶液超声10～20min混合均匀，得到混合溶液A；

步骤二

将混合溶液A均匀涂刷在清洗去油碳纤维材料的两面，获得预处理的碳纤维材料；

步骤三；

将步骤二中得到的预处理的碳纤维材料在温度为40～80℃的烘箱中放置4～8h，然后置于马弗炉中300～400℃退火处理1h，即得到所述的碳纤维电极。

所述的碳纤维材料可以高效产生过氧化氢，在电流100mA pH＝7条件下，3h的H₂O₂产量高达900mg/L～1050mg/L。

本发明的有益效果是：

制备的碳纤维材料，可以高效产生过氧化氢，在电流100mApH＝7条件下，3h的H₂O₂产量高达900mg/L～1050mg/L；

聚四氟乙烯粘结剂可以稳定电极结构，提高电极的机械强度，增加电极材料的使用寿命；

制备的碳纤维材料表面、内部的孔道结构原位负载碳纳米管和聚四氟乙烯颗粒，有利于增大比表面积，增加反应活性位点，能高效处理有机废水。本方法操作简单，具有较高的应用价值，易于推广应用。

附图说明

图1为本发明应用前碳纤维材料表面的扫描电镜图。

图2为本发明应用后碳纤维材料表面的扫描电镜图。

图3为本发明应用前后碳纤维材料H₂O₂的产量。

图4为本发明应用前碳纤维材料连续运行十次H₂O₂产量。

图5为本发明应用后碳纤维材料连续运行十次H₂O₂产量。

图6为本发明应用前后碳纤维材料应用于电芬顿体系对四环素的去除效果对比。

图7为本发明应用前后碳纤维材料应用于电芬顿体系对TOC的去除效果对比。

具体实施方式

下面结合附图对本发明的结构原理和工作原理作详细叙述。

实施例1；

步骤一；

将0.2g碳纳米管颗粒与0.2g聚四氟乙烯混合加入到15ml去离子水中，再加入1ml异丙醇，将溶液超声10min均匀混合，得到混合溶液A；

步骤二；

将混合溶液A均匀涂刷在清洗去油碳纤维材料的两面，获得预处理的碳纤维材料