專利名稱：一種電解用修飾石墨電極及其制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及電解用電極技術(shù)領(lǐng)域，具體地說是一種電解用修飾石墨電極及其制備方法。
背景技術(shù)：
有機(jī)電合成是一門涉及電化學(xué)、有機(jī)合成及化學(xué)工程的交叉學(xué)科。有機(jī)電合成被稱為“古老的方法，嶄新的技術(shù)”。有機(jī)電化學(xué)合成是有機(jī)電合成與電化學(xué)技術(shù)相結(jié)合的一門邊緣學(xué)科，廣泛應(yīng)用于染料、藥物、農(nóng)藥、香料、有機(jī)試劑、氨基酸等精細(xì)化學(xué)品及有機(jī)中間體的合成。電解氧化是有機(jī)電合成的重要方法，該方法在處理廢水中具有無需添加氧化齊U，氧化有機(jī)物徹底，無二次污染，設(shè)備體積小，占地面積少，操作簡(jiǎn)便靈活等優(yōu)點(diǎn)。電解氧化的機(jī)理分為直接氧化和間接氧化。直接電解氧化是直接利用陽(yáng)極的高電位，通過直接的電子轉(zhuǎn)移氧化溶液中的有機(jī)或無機(jī)化合物。間接氧化主要是通過電極的作用產(chǎn)生羥基自由基等活性基團(tuán)，這些活性基團(tuán)再氧化水體中的有機(jī)物。電解還原在電解過程中也同時(shí)存在， 在電解過程中如何使電解過程中的氧化還原反應(yīng)最大限度的發(fā)揮作用，在廢水處理過程中至關(guān)重要。申請(qǐng)?zhí)枮?7105754. O的中國(guó)專利公開了工業(yè)廢水處理方法，其特征是在廢水排放口安裝一電解槽，讓廢水在電解槽中電解，經(jīng)過砂濾和氣攪球磨破粒之后，再回流到電解槽中電解，然后排放。本發(fā)明的方法和所用的設(shè)備簡(jiǎn)單，造價(jià)低，通用性強(qiáng)，無須投放化學(xué)試劑。中國(guó)專利ZL00132781. X公開了一種催化電解廢水處理裝置，包括直流電源，反應(yīng)槽體、正負(fù)電極、進(jìn)水管、出水管、和催化劑，其特征在于，電解裝置的底部為“V”型，在底部有一進(jìn)氣口，或者進(jìn)氣口與進(jìn)水口為一體，在進(jìn)氣口上部有一導(dǎo)流板，導(dǎo)流板下緣從反應(yīng)裝置底部的進(jìn)氣管上方開始延伸，上緣側(cè)向展開至反應(yīng)裝置的上部。這種氣體導(dǎo)流作用下的催化劑定向流動(dòng)，增加催化劑的利用率，降低反應(yīng)的能耗。申請(qǐng)?zhí)枮?00810103616. 6的中國(guó)專利公開了電化學(xué)降解與光催化氧化技術(shù)聯(lián)用的廢水處理方法及裝置，發(fā)明涉及以金剛石薄膜電極為陽(yáng)極的電化學(xué)降解與光催化氧化技術(shù)聯(lián)用的廢水處理方法及裝置。聯(lián)用裝置由流動(dòng)式電解槽和光催化反應(yīng)器構(gòu)成，污染物首先在流動(dòng)式電解槽的陽(yáng)極發(fā)生電催化氧化反應(yīng)，電解出水進(jìn)入光催化反應(yīng)器進(jìn)行進(jìn)一步降解。通過兩種工藝的組合，可以改善電化學(xué)部分析氧副反應(yīng)引起的電流效率下降，因?yàn)殡娀瘜W(xué)部分析出的氧氣是光催化部分光生電子的良好捕獲劑，可以提高光生電子、空穴的分離效率，提高光催化部分的催化降解能力。同時(shí)可以通過控制聯(lián)用裝置中各個(gè)部分的開或者關(guān)，根據(jù)廢水中污染物的種類和濃度的不同選擇合適的操作模式，如單獨(dú)的電化學(xué)方法、單獨(dú)的光催化方法、電化學(xué)與光催化聯(lián)用方法等不同的操作模式。申請(qǐng)?zhí)枮?00910229452. 6的中國(guó)專利公開了一種電化學(xué)改性石墨電極由石墨本體、活化層構(gòu)成，活化層附著在石墨本體表面上；其特征在于所述的活化層是直接由石墨本體在具有離子導(dǎo)電性的水性電解質(zhì)溶液中經(jīng)過電化學(xué)氧化和電化學(xué)還原之間的循環(huán)處理后得到的產(chǎn)物。將該電化學(xué)改性石墨電極用作電化學(xué)電容器的電極材料，具有高能量、高功率密度和高速充放電性能；還具有高導(dǎo)電性、低材料成本、高穩(wěn)定性、長(zhǎng)壽命、制造簡(jiǎn)易和生產(chǎn)成本低等優(yōu)點(diǎn)。此外，本發(fā)明的電化學(xué)改性石墨電極也可以廣泛應(yīng)用于各應(yīng)用電化學(xué)工程中作為電極材料使用。申請(qǐng)?zhí)枮?00810015773. I的中國(guó)專利公開了一種乙烯基型樹脂浸潰石墨電極方法。包括將石墨電極成品放入浸潰容器密封，第一次抽真空，從浸潰容器一側(cè)的管道吸入乙烯基型樹脂浸沒石墨電極工作表面，第二次抽真空，第一次加壓，第三次抽真空，第二次加壓，打開壓力計(jì)的閥門進(jìn)行卸壓，抓取浸潰筐，取出浸潰后石墨電極，利用溶劑清除其表面樹脂，常溫放置到石墨電極表面無液體流下后進(jìn)行聚合。采用本發(fā)明乙烯基型樹脂浸潰石墨電極方法理過的石墨電極空隙內(nèi)空氣徹底排除，樹脂充分浸潤(rùn)石墨微細(xì)孔道內(nèi)壁，充滿樹脂，聚合完全，石墨表面無氣泡無流淌現(xiàn)象，無溢出結(jié)巴現(xiàn)象，不易被氧化造成脫落，耐腐蝕性好，使用壽命長(zhǎng)，此方法成本低，良好解決了滲透問題。如何提高電解氧化還原效率，并避免提高耗電量是本發(fā)明要解決的問題。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種電解用修飾石墨電極及其制備方法，該電極用于廢水處理時(shí)可提高電解過程中氧化還原效率，并避免提高耗電量。本發(fā)明采用的技術(shù)方案如下一種電解用修飾石墨電極，是由石墨本體和活化層組成，所述石墨本體由石墨板材組成，活化層是附著在石墨本體表面上，其特征在于所述的活化層是直接由石墨本體經(jīng)過含有鈦化合物的樹脂浸潰液處理后得到的產(chǎn)物。所述樹脂浸潰液為乙烯基型樹脂、酚醛樹脂或環(huán)氧樹脂。所述的活化表層鈦含量應(yīng)大于5mg/Kg。所述的鈦化合物的包括鈦的氧化物、氫氧化物、有機(jī)鹽或無機(jī)鹽。最好為二氧化鈦。一種電解用修飾石墨電極的制備方法，包括以下步驟1)根據(jù)需要加工所需的石墨本體石墨板；2 )將石墨板浸入樹脂浸潰液中，樹脂浸潰液為乙烯基型樹脂、酚醛樹脂或環(huán)氧樹脂，其中含有鈦化合物；3)在60 240°C下烘干；4)打磨電極表面至光滑。所述的鈦化合物為二氧化鈦。在將石墨板浸入樹脂浸潰液中，過程中可以參照申請(qǐng)?zhí)枮?00810015773. I的中國(guó)專利公開的一種乙烯基型樹脂浸潰石墨電極方法，進(jìn)行抽真空，加速浸潰。浸潰時(shí)間根據(jù)料液流動(dòng)性和是否抽真空，任意調(diào)整，時(shí)間長(zhǎng)活化層厚，時(shí)間短活化層薄，而活化層在電解過程中基本不損耗，因此浸潰時(shí)間不重要，在烘干過程中，附著的物料還可浸入石墨板深層。為了使鈦化合物能浸入石墨板表層，鈦化合物顆粒度越小越好，應(yīng)至少小于100微米，最好小于I微米。鈦化合物在樹脂浸潰液中的含量沒有限定，但為了便于加工，通?？梢詾? 30%左右。打磨電極表面目的是去除電極表面的不導(dǎo)電的膠液層。本發(fā)明的電解用修飾電極可用于背景技術(shù)中所述電解中使用的電極，還可用于與此相關(guān)的電解處理廢水的電解裝置用電極，特別適用于正負(fù)極同質(zhì)的電解過程。經(jīng)過實(shí)驗(yàn)研究發(fā)現(xiàn)，石墨板中參雜鈦的化合物可以顯著提高電解氧化還原效率，可能是因?yàn)殁侂x子在電解過程中起到氧化還原催化作用，由于廢水中有機(jī)物的濃度較低，因此很微量即可產(chǎn)生明顯作用。同時(shí)在摻雜過程中由于石墨板本身的致密結(jié)構(gòu)使得參雜量有限，基本不影響石墨的導(dǎo)電性，因此耗電量基本沒變。由于電解效率提高了，單位電量去除的COD數(shù)量還提高了，起到了明顯的節(jié)電效果。
具體實(shí)施例方式實(shí)施例I。電解用修飾石墨電極的制備，按照以下步驟I)根據(jù)需要加工所需的石墨本體石墨板，厚度為5毫米；2)將石墨板浸入樹脂浸潰液中，樹脂浸潰液為乙烯基型樹脂，其中含有鈦化合物·二氧化鈦，料液應(yīng)易于流動(dòng)，并可附著于石墨板上，浸潰2 5分鐘。3)在 60°C下烘干；4)打磨電極表面，去除電極表面的不導(dǎo)電的膠液層，露出光滑的石墨層得到電解用修飾石墨電極。將電極表面活化表層剝離約O. 5毫米，分析鈦含量為5mg/Kg。應(yīng)用該電解用修飾石墨電極進(jìn)行電解廢水試驗(yàn)，單位電量去除的COD數(shù)量還提高了 12%，消耗的電量沒有改變。實(shí)施例2。與實(shí)施例I不同的是在120°C下烘干，活化表層分析鈦含量為12mg/Kg。應(yīng)用該電解用修飾石墨電極進(jìn)行電解廢水試驗(yàn)，單位電量去除的COD數(shù)量還提高了 17%，消耗的電量沒有改變。實(shí)施例3。與實(shí)施例I不同的是在240°C下烘干，活化表層分析鈦含量為35mg/Kg。應(yīng)用該電解用修飾石墨電極進(jìn)行電解廢水試驗(yàn)，單位電量去除的COD數(shù)量還提高了 19%，消耗的電量增加了 2%。實(shí)施例4。與實(shí)施例I不同的是在140°C下烘干，活化表層分析鈦含量為15mg/Kg。應(yīng)用該電解用修飾石墨電極進(jìn)行電解廢水試驗(yàn)，單位電量去除的COD數(shù)量還提高了 16%，消耗的電量沒有改變。實(shí)施例5。與實(shí)施例I不同的是樹脂液為環(huán)氧樹脂，在100°C下烘干，活化表層分析鈦含量為10mg/Kgo應(yīng)用該電解用修飾石墨電極進(jìn)行電解廢水試驗(yàn)，單位電量去除的COD數(shù)量還提高了 13%，消耗的電量沒有改變。實(shí)施例6。與實(shí)施例I不同的是石墨板厚度為10毫米，樹脂液為酚醛樹脂，在140°C下烘干，活化表層分析鈦含量為8mg/Kg。
應(yīng)用該電解用修飾石墨電極進(jìn)行電解廢水試驗(yàn)，單位電量去除的COD數(shù)量還提高了 12%，消耗的電量 沒有改變。
權(quán)利要求
1.一種電解用修飾石墨電極，是由石墨本體和活化層組成，所述石墨本體由石墨板材組成，活化層是附著在石墨本體表面上，其特征在于所述的活化層是直接由石墨本體經(jīng)過含有鈦化合物的樹脂浸潰液處理后得到的產(chǎn)物。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的電解用修飾石墨電極，其特征在于樹脂浸潰液為乙烯基型樹月旨、酚醛樹脂或環(huán)氧樹脂。
3.根據(jù)權(quán)利要求I所述的電解用修飾石墨電極，其特征在于活化表層鈦含量應(yīng)大于5mg/Kg。
4.根據(jù)權(quán)利要求I所述的電解用修飾石墨電極，其特征在于鈦化合物包括鈦的氧化物、氫氧化物、有機(jī)鹽或無機(jī)鹽。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的電解用修飾石墨電極，其特征在于鈦化合物為二氧化鈦。
6.權(quán)利要求I所述的一種電解用修飾石墨電極的制備方法，包括以下步驟1)根據(jù)需要加工所需的石墨本體石墨板；2)將石墨板浸入樹脂浸潰液中，樹脂浸潰液為乙烯基型樹月旨、酚醛樹脂或環(huán)氧樹脂，其中含有鈦化合物；3)在60 240°C下烘干；4)打磨電極表面至光滑。
7.權(quán)利要求I所述的一種電解用修飾石墨電極的制備方法，其特征在于步驟3中的鈦化合物為二氧化鈦。
全文摘要
本發(fā)明提供一種電解用修飾石墨電極及其制備方法，涉及電解用電極技術(shù)領(lǐng)域，電解用修飾石墨電極是由石墨本體和活化層組成，所述石墨本體由石墨板材組成，活化層是附著在石墨本體表面上，其特征在于所述的活化層是直接由石墨本體經(jīng)過含有鈦化合物的樹脂浸漬液處理后得到的產(chǎn)物，樹脂浸漬液為乙烯基型樹脂、酚醛樹脂或環(huán)氧樹脂。其制備方法，包括以下步驟1)根據(jù)需要加工所需的石墨本體石墨板；2)將石墨板浸入樹脂浸漬液中，其中含有鈦化合物；3)在60～240℃下烘干；4)打磨電極表面至光滑。本發(fā)明的電解用修飾石墨電極用于廢水處理時(shí)可提高電解過程中氧化還原效率，并避免提高耗電量。
文檔編號(hào)C25B11/14GK102719848SQ201210229948
公開日2012年10月10日 申請(qǐng)日期2012年7月4日 優(yōu)先權(quán)日2012年7月4日
發(fā)明者丁春淡, 劉厚麗, 吳京, 吳玉凱, 唐崇新, 張存中, 王倩, 王立忠, 辛寶平, 陳甫雪 申請(qǐng)人:北京理工大學(xué)