[发明专利]赤泥粒子电极及其制备方法、应用

说明书

本申请公开了一种赤泥粒子电极以及制备方法和应用。所述赤泥粒子电极包括碳和经酸洗处理的赤泥；所述赤泥和碳的质量比为1～5:1～5。该赤泥粒子电极即可作为三维粒子电极，又可作为催化剂，两种机制很好的耦合，增强其对水中有机物的去除效果，并将其应用于催化湿式电氧化技术中，从而达到将赤泥“变废为宝，以废治废”的目的。

技术领域

本申请涉及一种赤泥粒子电极及其制备方法、应用，属于电化学技术领域。

背景技术

目前，氧化铝的生产工艺主要包括拜耳法、烧结法、联合法，在在这些生产工艺中都会伴随产生大量的赤泥(RM)产生，每生产1t氧化铝，就会产生0.5～2.5t赤泥。赤泥由于含有大量的氧化铁(Fe₂O₃)成赤红色而得名，其主要矿化物成分包括针铁矿(α-FeOOH)，赤铁矿(α-Fe₂O₃)，石英(SiO₂)和三水硬铝石(Al₂O₃.3H₂O)，还有铁、铝、钛、钙等金属氧化物，因此赤泥具有多种高效处理污水的基本制备原料。

如今，国内对铝的需求量越来越大，赤泥的排放量也呈现逐年增加的趋势，主要的赤泥处理方式是筑坝，一方面这会造成有价金属的浪费，另一方面赤泥自身的碱性会污染土壤和地下水，因此对污泥的资源化利用，减少环境污染势在必行。目前已经有研究人员对赤泥的综合利用进行了研究。如中国专利CN 103570120B通过氧化铈对赤泥改性制备出的催化剂应用于臭氧催化氧化装置，对去除苯扎贝特表现出良好的催化效果；专利CN103706338A通过对赤泥引入聚苯乙烯微球进行造孔增加赤泥的孔隙结构，并对赤泥进行改性增强了其脱除有机染料的效果；CN 102502944A通过对赤泥的改性，增加了其对臭氧及污染物的能力，实现吸附和降解的耦合，从而增强了有机物的去除效果。

然而，赤泥粒子在处理废水中取得的有机物去除率和TOC去除率效果并不好。

发明内容

根据本申请的一个方面，提供了一种赤泥粒子电极，并将该粒子电极应用于催化湿式电氧化降解有机废水的研究，制备的粒子电极具有制备方法简单、价格低廉、使用寿命长等优点。

一种赤泥粒子电极，所述赤泥粒子电极包括碳和酸改性赤泥；

所述酸改性赤泥和碳的质量比为1～5:1～5。

可选地，所述碳选自石墨粉、乙炔黑、活性炭粉、石墨烯，碳纳米管中的至少一种。

可选地，所述赤泥粒子电极中还含有粘合剂和增强剂；

所述赤泥、粘合剂、增强剂和碳的质量比为1～5:1～3:1～10:1～5。

一种赤泥粒子电极，所述赤泥粒子电极由赤泥、粘合剂、增强剂和碳组成；各组分的质量比例关系为：赤泥、粘合剂、增强剂和碳的质量比1～5:1～3:1～10:1～5。

本发明所述的赤泥粒子电极主要包括：

酸改性的赤泥；

用于成型的粘合剂；

用于增强粒子电极强度的增强剂；

用于增强导电性的碳粉。

优选地，赤泥、粘合剂、增强剂和碳的质量比4～5:1～2:1～2:4～5。

可选地，所述粘合剂选自田菁粉、膨润土、活性白土、甲基纤维素、聚苯胺、聚醋酸乙烯、丙烯酸树脂中的至少一种。

可选地，所述增强剂选自玻璃粉、石英砂中的至少一种。

可选地，赤泥粒子电极的尺寸为轴向长度为4～8mm，径向长度为1～3mm。