[发明专利]一种颗粒电极及其制备方法与应用

说明书

本发明公开一种颗粒电极及其制备方法与应用。所述颗粒电极为锌掺杂二氧化钛后负载在活性炭上。制备：一、活性炭的预处理：(1)将活性炭颗粒筛分，用酸性和碱性溶液浸泡；(2)将浸泡后的活性炭超声清洗，去离子水清洗，干燥，备用；二、Zn‑TiO₂/AC颗粒电极的制备：(1)将钛源、无水乙醇和酸混合搅拌，得混合液A；(2)将无水乙醇、去离子水和锌源混合搅拌，并调节至酸性，得混合液B；(3)将混合液B滴加至混合液A，得混合液C；(4)将备用的活性炭加入混合液C，加热反应，得预产物；(5)将预产物干燥，煅烧，得Zn‑TiO₂/AC颗粒电极材料。本发明的颗粒电极其制备方法简单，成本低；将其用于难生物降解的有机废水处理中，对有机废水的降解率高。

技术领域

本发明涉及污水处理技术领域，具体涉及一种颗粒电极及其制备方法与应用。

背景技术

在工业迅速发展的情况下，大量的化工、染料、塑料、制药等工厂被建立了起来，因此，会产生含有各种难生物降解的有机废水，它们可能导致使生态环境受到污染，更严重的是危害人体健康。难生物降解的有机污染物是指被微生物分解时速度很慢或不能分解，不能分解彻底的有机物(也包含某些有机物的代谢产物)，由于这些污染物毒性大、化学性质稳定、难生物降解、化学需氧量高等原因，这类有机污染物容易在生物体内富集，也可能成为生态环境的潜在污染源，用传统的工艺很难达标处理。

发明内容

本发明的目的在于提供一种颗粒电极及其制备方法与应用，本发明的Zn-TiO₂/AC颗粒电极其制备方法简单、成本低，适用于难生物降解的有机废水处理，具有抗干扰能力强和有机物去除效率高等优点。

本发明是通过如下技术方案实现的：

一种颗粒电极，其特征在于，所述颗粒电极为锌掺杂二氧化钛后负载在活性炭上。本发明通过将两种不同带隙能级的锌(Zn)和二氧化钛(TiO₂)的相互复合，光生电子和空穴可以相互跃迁到另一种半导体的能级上，使电子-空穴对得到有效分离，提升了光催化效率；Zn的掺入可以拓宽TiO₂的光谱响应范围，提高其对可见光的吸收，进一步提高光催化效率。

一种颗粒电极的制备方法，其特征在于，该方法包括如下步骤：

一、活性炭的预处理：

(1)将活性炭颗粒筛分，然后分别用酸性和碱性溶液浸泡；

(2)将上述浸泡后的活性炭超声清洗，超声清洗后再用去离子水清洗，然后干燥，备用；

二、Zn-TiO₂/AC颗粒电极的制备：

(1)将钛源、无水乙醇和酸混合并搅拌，得到混合液A；

(2)将无水乙醇、去离子水和锌源混合并搅拌均匀，得到混合液B，调节所述混合液B至酸性；

(3)在持续搅拌下，将所述混合液B滴加至所述混合液A中，得到混合液C；

(4)将备用的活性炭加入所述混合液C中并搅拌，然后加热反应，即得到预产物；

(5)将所述预产物干燥，煅烧，得到Zn-TiO₂/AC颗粒电极材料。具体地，本发明是通过溶胶凝胶法制备Zn-TiO₂/AC颗粒电极。

进一步地，步骤一、活性炭的预处理：(1)将活性炭颗粒筛分至4-6目，然后分别用0.01mol/L的HCl溶液和0.01mol/L的NaOH溶液各自浸泡1-3小时。优选地，相对于现有技术中粉末状活性炭作为粒子电极，其处理废水后固液分离困难，本发明优选用活性炭粒径为4-6目的颗粒，有利于回收重复利用。