一种复合电化学电极及其制备方法技术

本发明专利技术公开了一种复合电化学电极及其制备方法，该复合电极包括电极基体、与电极基体表面尺寸相匹配的、叠合在电极基体表面的、与电极基体固定连接成一体的金属丝网修饰层。本发明专利技术的复合电化学电极的制备方法是将金属丝网叠合在电极基体中空管状陶瓷膜的外表面，制备工艺操作简单，工艺条件容易控制，制备的复合电极的基体与外层的修饰复合金属丝网层结合牢固，不易脱落，复合电极的使用寿命长，具有良好的导电性能、膜过滤性能，可实现对废水中油类、酸性物质和难降解有机污染物的高效去除，具有重要的实用价值。

【技术实现步骤摘要】
一种复合电化学电极及其制备方法
本专利技术涉及一种电极及其制备方法，特别涉及一种化学修饰的复合电化学电极及其制备方法，属于电化学

技术介绍
近年来，电化学作为一种能效高、二次污染产生量小的绿色环保处理技术，在水处理、废气处理和环境监测检测等领域中的应用越来越广泛。在水处理领域，常用的电极有金属电极、碳材料电极、气体电极、难溶盐电极、膜电极，以及在上述电极基础上发展而来的化学修饰电极和多重电极。其中，化学修饰电极将某些活性基团、催化物质等附着在电极表面上，使之具有更强的处理效能。现有化学修饰金属电极通常采用铁、铝、钛等金属作为基体，之后把具有抗腐蚀功能和催化性能的贵金属钌、铱、锌、锂等贵金属等涂敷修饰在基体电极表面。然而，涂敷在电极基体上面的修饰贵金属与基体结合不牢、容易脱落，严重影响了电极的去除效能。陶瓷属于良好的绝缘材料，不导电，无机陶瓷膜是一种良好的膜过滤材料，近些年发展尤为迅速，已广泛应用于化工、工业废水和废气的净化处理。但是随着无机陶瓷膜的运行周期增加，陶瓷膜污染的现象越发频繁和严重，尤其是针对特定行业废水，如焦化、乳化液等含油废水，极易发生膜孔堵塞、膜污染的情况，降低了膜的使用寿命，加大了维护成本。目前研究的热点逐渐转移到膜表面修饰方面。根据最新的科研成果显示，膜过滤过程在电场作用下可有效的减轻膜污染，因此，有学者为了既能充分发挥陶瓷膜的膜过滤性能，又能让其导电，大都采用导电的钛、铁等金属粉体作为陶瓷膜的原料进行烧制的方法，或者采用将导电修饰材料向陶瓷膜表面进行涂敷的方法，以使过滤膜可以导电，然而上诉方法由于加工成本复杂，陶瓷膜烧结过程中膜孔径难于控制，所制产品要么导电性能较差、要么过滤性能较差，实际应用效果均不理想。
技术实现思路
本专利技术的目的是针对现有水处理用化学修饰电化学电极存在的缺点与不足，提供一种复合电化学电极及其制备方法，本专利技术方法制备的复合电化学电极中的化学修饰层与电极基体结合牢固，不易脱落，复合电极的导电性能高，显著延长了复合电化学电极的使用寿命，提高了电极的处理效率，提高了水处理的效能。为实现本专利技术的目的，本专利技术一方面提供一种复合电化学电极，包括电极基体和与基体表面尺寸相匹配的、叠合在电极基体表面的，与电极基体固定成一体的修饰层，其中，所述修饰层为金属丝网层。其中，所述金属丝网包裹并层叠在电极基体的表面。特别是，所述金属丝网包裹并层叠在电极基体的外表面。其中，所述电极基体选择陶瓷膜，优选为由氧化铝、碳化硅或氧化钛制成的陶瓷膜，进一步优选为由氧化铝(α-Al2O3)制成的陶瓷膜。特别是，所述电极基体为管状陶瓷膜或外压式平板陶瓷膜，优选为中空管状陶瓷膜，尤其是，所述电极基体选择外径为10-50mm；管长为30-2000mm；壁厚为2-8mm的中空管状陶瓷膜。特别是，所述电极基体选择外径为30mm；管长为1200mm；壁厚为4mm的中空管状陶瓷膜。特别是，所述陶瓷膜的孔径为30-100nm，优选为50nm。尤其是，所述中空管状陶瓷膜的一端封闭，另一端开放。陶瓷膜开放一端形成膜过滤后水液的流出口。电极基体为中空管式无机陶瓷膜(α-Al2O3，掺杂少量的ZrO2)，是现有市面上应用效果最好且烧制工艺最为成熟的一类无机膜(不导电)，而修饰层金属丝网主要将中空管式陶瓷膜包裹，类似陶瓷膜的“外衣”，主要目的是导电用。其机理简述如下：氧化铝陶瓷膜烧结性能好，无机不导电、处理工业废水(尤其是粘度较高的废水，例如高含油废水、有机物含量高的废水)的时候膜污染现象比较严重，而如前所述，电场作用下可减缓膜污染、减少膜清洗、从而增长使用寿命等，本专利技术主要将金属丝网包裹在陶瓷膜外、通过连接电源，金属丝网作为导电材料，间接地可使陶瓷膜外形成电场，在范德华力、静电斥力等作用下，减少膜污染的发生。掺杂氧化锆的陶瓷具有高韧性、高抗弯强度和高耐磨性，优异的隔热性能，热膨胀系数接近于钢等优点，因此被广泛应用于结构陶瓷领域。陶瓷膜中加入ZrO2的目的是增加无机膜的强度和韧性。无机的中空管式或外压式平板陶瓷膜，主要材料为氧化铝(Al2O3)、氧化锆(ZrO2)、氧化钛(TiO2)等均适用本专利技术，电极基体陶瓷膜的作用是过滤，而金属丝网包裹在陶瓷膜的外侧的目的是形成电场，减轻膜污染。所述陶瓷微滤膜为由α-Al2O3和ZrO2材料制备而成，其中Al2O3和ZrO2的摩尔配比为(80～90)：(10-20)，优选为85：15。尤其是，所述陶瓷膜为管状或平板陶瓷膜，优选为中空管状陶瓷膜。金属丝网包裹在电极基体中空陶瓷膜的外表面，就如同是给陶瓷膜做外衣，在整个电场系统中作为阴极(连接电源负极)，起导电作用，进而起到膜污染减缓的目的。本专利技术主要针对中空管式的无机氧化铝陶瓷膜，其他尺寸的陶瓷膜可以应用本专利技术，但是综合考虑电耗、处理效果成本，本专利技术所述的外径30mm和长度1200mm综合效果最佳。其中，所述金属丝网采用金属丝编织而成，其中，所述的金属丝选择可导电的金属制成的丝。特别是，所述金属丝选择为铁丝、不锈钢丝、铝丝或铜丝中的一种。尤其是，所述金属丝网选择不锈钢丝编织而成。特别是，所述不锈钢丝为铁系、镍系或铬镍(Cr-Ni)系不锈钢丝，优选为Cr-Ni系不锈钢金属丝。尤其是，所述金属丝网选择Cr-Ni系不锈钢钢丝编织而成，优选为选择304不锈钢钢丝编织而成。特别是，所述金属丝的直径为0.1-0.6mm，优选为0.3mm。其中，所述金属丝网的网孔为1-100目，优选为10-20目，进一步优选为20目。特别是，所述金属丝网为平纹编织网，斜纹编织网，席型编织网，优选为平纹编织网。尤其是，所述金属丝网为方孔平纹编织网、方孔斜纹编织网、菱形孔扭织网、六角形孔扭织网。本专利技术具体实施方式中的金属丝网以304不锈钢网为例进行说明，平织，20目，304不锈钢网的不锈钢钢丝的丝径为0.3mm。特别是，还包括固定连接在电极基体一端的抽水导管，所述抽水导管与电极基体固定连接呈一体。尤其是，所述抽水导管与电极基体中空陶瓷膜开放一端固定连接成一体。其中，所述抽水导管尺寸大小与中空陶瓷膜的内径相匹配。特别是，所述抽水导管的外径与中空陶瓷膜的内径相匹配。尤其是，所述抽水导管以粘接、焊接或镶嵌等固定连接方式与中空陶瓷膜的一端固定连接呈一体。特别是，所述抽水导管选择PVC或橡胶软管，优选为PVC软管。特别是，所述抽水导管包括连接呈一体的圆台状连接部和导水软管部，其中圆台状连接部的下底面的外径与中空陶瓷膜的内径尺寸相匹配，连接部的上底面的内径和外径与导水软管的内径、外径相匹配。本专利技术另一方面提供一种复合电化学电极的制备方法，包括如下顺序进行的步骤：1)对中空陶瓷膜依次进行碱液浸泡处理、乙醇清洗处理，制得预处理陶瓷膜；2)对金属丝网进行裁剪、打磨处理，去除金属丝网表面的锈迹、杂质，制得预处理金属丝网块；<本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种复合电化学电极，包括电极基体，其特征是，还包括与电极基体表面尺寸相匹配的、叠合在电极基体表面的、与电极基体固定连接成一体的修饰层，所述修饰层为金属丝网层。/n

【技术特征摘要】
1.一种复合电化学电极，包括电极基体，其特征是，还包括与电极基体表面尺寸相匹配的、叠合在电极基体表面的、与电极基体固定连接成一体的修饰层，所述修饰层为金属丝网层。


2.如权利要求1所述的电极，其特征是，所述电极基体选择陶瓷膜，优选为由氧化铝、碳化硅、氧化锆或氧化钛制成的陶瓷膜，进一步优选为由氧化铝制成的陶瓷膜。


3.如权利要求2所述的电极，其特征是，所述陶瓷膜为中空管状陶瓷膜或外压式平板陶瓷膜。


4.如权利要求2所述的电极，其特征是，所述中空管状陶瓷膜的一端封闭，另一端开放。


5.如权利要求1-4任一所述的电极，其特征是，还包括抽水导管，抽水导管与所述中空陶瓷膜开放一端固定连接。


6.如权利要求1-4任一所述的电极，其特征是，所述金属丝网采用金属丝编织而成，其中，所述的金属丝选择导电的金属制成的丝。


7.一种复合电化学陶瓷膜电极的制备方法，其特征是，包括如下顺序进行的步骤：
1)对中空陶瓷膜依次进行碱液浸...

【专利技术属性】
技术研发人员：吴盟盟，庄洪雷，张春晖，张鑫，王晓婵，高振锋，王有明，安慰，肖妍婷，李磊，
申请(专利权)人：西藏神州瑞霖环保科技股份有限公司，
类型：发明
国别省市：西藏;54