[发明专利]一种二氧化铅电极、其制备方法及在偶氮染料快速脱色中的应用和方法

说明书

 

技术领域

本发明属于环境污染治理领域，涉及一种电化学催化氧化的方法，具体是一种二氧化铅电极、其制备方法及在利用电化学催化氧化使偶氮染料快速脱色中的应用。

背景技术

染料废水是纺织工业水污染的主要来源，具有“三高一低”明显特征，即色度高、毒性高、盐度高、BOD/COD低等特点，因而难以被生物降解，不仅无法使用传统的生化法对之进行有效去除，还有可能造成生化系统的瘫痪。

偶氮类染料是染料的大宗商品类别，在染料中应用最为广泛，在市场上流通的染料中近2/3是偶氮类染料。因其一般含有一个或多个芳香环结构，偶氮类染料性质十分稳定，而且厌氧环境下极易分解产生致癌芳香胺，是我国当前污染十分严重、亟待治理的染料废水之一。

目前染料废水的处理技术主要有混凝法、高级氧化法、吸附法、膜分离法及电化学法等。这些方法一般工艺流程长，处理过程慢，中间产物多，容易造成二次污染，造价也比较昂贵。

近些年，利用电化学催化氧化技术处理有机废水已经成为国内外的研究热点。目前关于利用电极材料催化氧化含酚废水的相关报道很多，有关降解偶氮类废水的应用和报道还比较少，这主要是由于未能开发出对于染料这类结构复杂的污染物具有有效催化效果的电极材料。因此，许多研究者正试图制备对结构复杂的污染物也有极强催化能力的电极，其中对掺硼金刚石、PbO₂等经典电极的改性是目前的研究热点。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种改性二氧化铅电极及其制备方法，该电极可以快速有效对偶氮类染料进行脱色的应用。

本发明所述的一种二氧化铅电极材料，其由以下步骤制备而成：

1）对钛板进行打磨，使钛板表面呈现出均一的浅灰色光泽；

2）将打磨后的钛板进行碱洗，除去钛板表面的污染物；

3）碱洗后的钛板进行酸洗，除去钛板表面的TiO₂；

4）将经步骤3）处理后的钛板作阳极，Pt为阴极，用0.5~2 wt%NaF、1~5 wt%Na₂SO₄、5~20 wt%聚乙二醇及超纯水配置成电解液，在15~25 V条件下恒压刻蚀1~3小时，然后在马弗炉中于500~550 ℃下煅烧1.5~3小时；

5）以Pt为阳极，步骤4）处理后的钛板作阴极，0.5~1.5 mol/L（ NH₄）₂SO₄为电解液，在1.5~2 V条件下恒压通电0.1~10分钟；

6）将经步骤5）处理后的钛板在1~2 mol/L CuSO₄溶液中于35~45 ℃条件下采用脉冲电流法处理5~15分钟；

7）将上述步骤6）处理后的钛板作为阳极，铜板为阴极，电解液由0.05~0.5 mol/L HNO₃、0.1~1.5 mol/L Pb（NO₃）₂、0.01~0.1 mol/L NaF及0.1~1 wt% PDDA混合而成，在恒流5~40 mA/cm²，50~90 ℃，处理30~90分钟后，使用去离子水充分洗涤干净即得改性二氧化铅电极。

步骤2）碱洗的过程是将打磨后的钛板浸入40~60 wt% NaOH溶液，60~80 ℃下碱洗2~4小时，除去钛板表面的污染物。

步骤3）酸洗的过程是碱洗后的钛板浸入10~20 wt%草酸溶液中于60~95 ℃下酸洗2~4小时。

步骤6）脉冲电流法的过程为：先以-50~-80 mA的阴极脉冲处理5~15 ms,再以60~80 mA的阳极脉冲处理0.5~2 ms，接着松弛0.5~5 s，然后重复上述步骤。

本发明还提供了该二氧化铅电极材料在偶氮类染料快速脱色中的应用。

本发明的二氧化铅电极材料在电化学催化氧化中使偶氮染料快速脱色的方法，其步骤为：以制备的改性二氧化铅为阳极，恒流50~500 mA/cm²条件下，置于含酚废水中，通电0.5~5小时实现对偶氮染料的快速脱色。

上述阴阳极间间距均为10毫米。