[发明专利]一种SiC陶瓷膜电化学反应电极及其制备方法

说明书

本发明公开了一种SiC陶瓷膜电化学反应电极，其自内而外依次包括催化剂层、碳层和碳化硅陶瓷膜基体。本发明所得电极中的导电碳层和催化剂均紧密地粘附于碳化硅陶瓷膜基体上，可充分利用碳化硅陶瓷膜基体强度高的特点，使导电碳层和催化剂具有更高的强度，从而延长电极的使用寿命，且催化剂和导电碳层紧密结合，具有更高的处理效率；此外，碳化硅陶瓷膜作为基体，其空隙率大于35％，在废水处理过程中，还可以起到分离过滤杂质等作用；可有效解决石墨电极强度较差，在电流密度较高时电极损耗大、电极效率低、使用寿命短等问题。

技术领域

本发明属于化学工程技术领域，具体涉及一种SiC陶瓷膜电化学反应电极及其制备方法。

背景技术

我国是一个缺水大国，随着社会的发展，工农业生产和服务业扩张对水的需求与日俱增， 同时废水排放量越来越大，对环境的污染日益严重，造成我国的水资源日趋紧张；控制水污 染、开发水再生利用技术，已经成为缓解水资源紧张的重要手段之一。

目前，处理有机废水方法主要包括物理化学法、生物法和高级氧化法等，其中电化学法 (高级氧化法的一种)，能够在常温常压下，通过带催化剂的电极作用不断地产生羟基自由基， 氧化降解有机物直至消除污染，具有处理效率高、操作简便与环境兼容性好等优点，在有机 物废水处治中应用技术优势显著，成为目前有机废水处理技术的发展方向和趋势。高级氧化 法中的电极材料通常采用石墨、铝板或铁板作为电极；但是石墨电极强度较差，在电流密度 较高时电极损耗大，电极效率低，使用寿命短；而铝板或者铁板为可溶性电极，电极本身材 料消耗量大，成本高，随之产生污泥量大等问题。此外，现有电化学法处理污水过程中，往 往需要在前端设置过滤工艺，以去除污水中的颗粒杂质物，避免颗粒污染电极，工序较长。

因此，发明一种电极，同时具有过滤、导电、长寿命、高效率的特点，为我国有机废水 的处理提供新材料，具有重大的意义。

发明内容

本发明的主要目的在于针对现有技术存在的不足，提供一种SiC陶瓷膜电化学反应电极， 在满足导电要求的基础上，还具有使用寿命长、处理效率高和具有分离杂质等优点。

为实现上述目的，本发明采用的技术方案为：

一种SiC陶瓷膜电化学反应电极，其自内而外依次包括催化剂层、碳层和碳化硅陶瓷膜 基体，其中碳化硅陶瓷膜基体的空隙率大于35％，孔径为0.3-0.5μm。

上述方案中，所述催化剂层以催化剂和纤维素醚为主要原料经制胶、涂覆和烧结而成； 其中催化剂为TiO₂与活性氧化物的混合物；其中TiO₂所占质量百分比为20％以上(优选为 20-65％)，活性氧化物为RuO₂、IrO₂、SnO₂、Ta₂O₅中的一种或几种。

优选的，所述催化剂为RuO₂、TiO₂的混合物，RuO₂、IrO₂、SnO₂、TiO₂的混合物或IrO₂、Ta₂O₅、SnO₂、TiO₂的混合物。

上述方案中，所述碳化硅陶瓷膜基体呈圆柱管状；其长度为0.5-1m，外径为20-40mm， 内径为10-30mm。

上述方案中，所述碳层通过将聚碳硅烷胶体涂覆于碳化硅陶瓷膜基体的内壁，再经烘干、 氯气刻蚀形成。

上述一种SiC陶瓷膜电化学反应电极的制备方法，它包括如下步骤：