[发明专利]一种纳米银修饰碳纸阳极电活化过硫酸盐处理废水的方法

说明书

本发明公开了一种纳米银修饰碳纸电极阳极电活化过硫酸钠处理废水的方法，属于水处理领域。其方法是通过电化学沉积技术将一定量纳米银颗粒沉积于碳纸表面，以纳米银修饰碳纸为阳极，不锈钢板为阴极，在以质子膜分隔的双室反应器中，通过阳极电活化过硫酸钠，利用产生的硫酸根自由基、羟基自由基等活性物种深度氧化降解废水中的有机污染物。本发明提出了银离子修饰碳纸阳极的方法，可以提高过硫酸盐的活化效率和污染物的降解效率，实现了高效低耗降解废水有机污染物的目的。

技术领域

本发明属于废水处理领域，具体涉及一种利用纳米银修饰碳纸电极为阳极，采用阳极电化学活化过硫酸盐的方法原位产生强氧化性活性物种处理废水的方法。

背景技术

高级氧化技术在处理一些难降解有机污染物方面表现出了效果好、反应彻底、环境友好的特点，是当前最有效的有机污染物降解技术之一。其中，过硫酸盐高级氧化技术由于可产生比传统羟基自由基(·OH)氧化能力更强的硫酸根自由基(SO₄^·–)而成为近年来的研究热点，尤其是应用于各类废水中难降解有机污染物的深度去除。通常情况下，过硫酸盐比较稳定，对污染物的降解能力也较差，需通过外加能量或催化剂等方式，使双氧建断裂形成一对孤对电子的SO₄^·–，才具有较强的氧化活性。

目前，活化过硫酸盐的方法主要有热活化、碱活化、过渡金属活化、紫外光活化、超声活化、碳材料活化和电化学活化等。这其中，相比于其它活化方式，电化学活化过硫酸盐反应体系简单、效率高，且可以与其它技术协同，受到了研究者的广泛关注。由于电化学活化过硫酸盐过程中需活化剂将电子传递给过硫酸盐分子，形成SO₄^·–，使得目前研究更集中在阴极电活化。但是，理论上，以阴离子形式存在的过硫酸盐更容易在阳极表面富集，且目前已有报道证实了阳极电活化过硫酸盐的效果确实高于阴极电活化。

对于电活化过硫酸盐过程，不同的电极材料对电活化过硫酸盐的机理和降解效率存在显著差异。常见的电极材料，如金属电极、金属氧化物电极和碳材料电极等，其中碳材料由于具有良好的导电性、吸附性而被广泛用作阴极和阳极，并且取得了良好的效果。如硼掺杂金刚石电极，尽管具有很好的活化效果，但高昂的价额也限制了其实际应用；而活性炭、碳纳米管等其它碳材料的降解效果和稳定性则还有待提升。将碳材料电化学活化与其它方式结合(过渡金属活化)，有效提升碳材料的活化效果，将有效促进碳材料在电活化过硫酸盐领域的应用。并且通过电化学沉积技术，将金属沉积与碳材料表面，可以有效解决过渡金属活化易导致金属溶出的问题。

发明内容

本发明的目的是针对现有技术中存在的上述问题，提供一种纳米银修饰碳纸电极和一种纳米银修饰碳纸电极阳极电活化过硫酸盐处理废水的方法，采用该方法利用纳米银修饰碳纸电极阳极电化学活化过硫酸盐，能够实现废水中难降解有机污染物的高效去除。

本发明的上述目的可以通过下列技术方案来实现：

一种纳米银修饰碳纸电极，包含纳米银和碳纸，所述碳纸包含碳纤维，纳米银颗粒沉积于碳纤维的表面，并且不覆盖碳纤维孔道，纳米银的平均粒径为56-68nm，所述纳米银修饰碳纸电极表面的银的原子含量为6-9％。

进一步的，所述纳米银修饰碳纸电极采用电沉积法制备，具体为在一定浓度的AgNO₃溶液中，在电化学工作站中，以碳纸为工作电极，Ag/AgCl电极为参比电极，Pt电极为对电极，采用恒电位的方式在碳纸表面沉积纳米银，制备纳米银修饰碳纸电极。

优选的，所用的AgNO₃溶液的浓度为20mmol/L，电位为-0.3V，沉积时间控制在20-90s，更优选的，沉积时间为40-60s。

本发明还提供了一种纳米银修饰碳纸阳极电活化过硫酸盐处理废水的方法，具体包括以下步骤：