【技术实现步骤摘要】
一、本专利技术涉及环境污染控制，具体涉及一种可用于交流倒极的超稳高熵金属氧化物电极。鉴于电催化电极的阴极结垢问题严重制约着电催化在高盐高硬度污废水处理中的应用，可以频繁倒极的电催化电极在电催化技术的工业应用领域具有重要意义。
技术介绍
0、二、
技术介绍
1、高盐废水来源广泛，主要包括化工、制药、印染、海水淡化及食品加工等行业。其产量巨大，随着工业的发展呈上升趋势。高盐废水的特点显著，含有大量的无机盐，如氯化钠、硫酸钠等，同时可能含有多种有机物和重金属。其盐度通常在3.5％以上，甚至更高。高盐废水对环境危害严重，直接排放会导致土壤盐碱化，影响植被生长和农作物产量；进入水体后会使水体盐度升高，破坏水生生态系统平衡，影响水生生物的生存和繁殖。此外，高盐废水中的有机物和重金属还可能在环境中积累，通过食物链传递，对人类健康造成潜在威胁。高盐废水的处理难度较大，是当前环境保护面临的重要挑战之一。
2、在高盐废水深度处理领域，常见处理技术有膜分离、离子交换、高级氧化和蒸发结晶等。膜分离技术能高效分离杂质，出水水质好，但膜易受污染，对进水水质要求高且需定期清洗更换，增加运行成本；离子交换技术可选择性去除特定离子，操作简单、设备占地小，然而树脂需再生，再生过程产生废水且对高浓度盐水易饱和；高级氧化技术能产生强氧化性自由基，对难降解有机物去除效果好、反应速度快且无二次污染，但运行成本高，部分氧化剂不稳定且对反应条件要求严格；蒸发结晶技术可实现盐分回收和废水零排放，处理效果稳定适用于高盐废水，不过能耗高、设备投资大，结晶产物需
3、电催化在高盐废水深度处理中有着广泛应用。其主要技术优势在于反应条件温和、操作简便、可高效去除废水中的有机物和部分重金属离子。高盐废水中的高盐度可提高溶液电导率，降低电催化过程的能耗。然而，电催化在处理高盐废水时也存在缺陷，尤其是当水中硬度较高时，阴极易出现结垢问题。阴极结垢的反应机理主要是水中的钙、镁等离子在阴极表面与氢氧根离子结合，形成难溶性的碳酸钙、氢氧化镁等沉淀物。结垢层的化学成分主要为碳酸钙、氢氧化镁等，其厚度会随着运行时间逐渐增加。结垢层会对电催化过程产生诸多不良影响，如降低电极的有效表面积，导致电流效率下降；增加电极间电阻，使能耗增加；影响电极的稳定性和使用寿命，增加维护成本。同时，结垢层还可能阻碍污染物与电极表面的接触，降低对有机物和重金属的去除效果。
4、分析当前高盐废水电催化深度处理中存在的问题，亟需开发新的防止电催化阴极结垢问题的技术方法。这将有利于提升电催化高盐废水深度处理的效率和稳定性。通过减少阴极结垢，可提高电极的电流效率，降低能耗，保障处理过程的持续稳定运行。这有助于实现高盐废水的达标排放或资源回收利用，推动工业可持续发展，保护生态环境。同时，新方法的研发也将为高盐废水处理领域带来技术创新，为解决水资源短缺和环境污染问题提供有力支持。
技术实现思路
0、三、
技术实现思路
1、本专利技术是鉴于现有技术中存在的问题而做出的。一般来说，可通过物理、化学和电化学方法等缓解阴极结垢。比如，可以通过优化电极结构设计特殊电极可减少结垢，但一般会增加成本和工艺复杂性；超声波处理需额外设备且能耗较高。化学方法里，添加阻垢剂如聚磷酸盐、有机膦酸等可与钙镁离子形成络合物阻止沉淀，但可能引入新的化学物质影响废水处理；调节ph值更需考虑对污染物处理效果的影响。
2、阴阳极倒极防止电化学结垢的主要原理是通过周期性地改变电极的极性，使原本在阴极上沉积的结垢物质在阳极极性下发生溶解或转化，从而防止结垢的持续积累。以常见的钙、镁离子结垢为例，在正常电催化过程中，阴极反应会使水中的氢氧根离子浓度增加，钙、镁离子与氢氧根结合形成碳酸钙(caco3)和氢氧化镁(mg(oh)2)沉淀。反应式为：
3、ca2++2oh-→caco3+h2o
4、mg2++2oh-→mg(oh)2
5、当进行阴阳极倒极后，原本的阴极变为阳极，碳酸钙和氢氧化镁会在阳极发生氧化反应而溶解。这样就可以有效地防止结垢在电极上的长期积累，保持电极的性能和电催化过程的稳定进行。例如，碳酸钙可能发生反应：
6、caco3+2h+→ca2++co2+h2o
7、但目前的问题在于，当前常见的商用阳极材料，如钌铱，氧化铅，氧化锡，氧化镍等，均无法承受长时间的阴极电流，可能造成电极不可避免的损伤，因此亟需开发可用于交流倒极的，同时具有高稳定性，高活性和选择性的金属氧化物电极。
8、为了实现上述目的，本专利技术的技术方案，一种可用于交流倒极的超稳高熵金属氧化物电极，其特征在于，该电极的制备方法包括以下步骤：
9、步骤1，将钽基板进行高精度打磨处理，使其表面粗糙度达到ra 0.5μm，然后将打磨后的钽基板置于超声波清洗器中，用丙酮清洗15min，去除表面油污，接着用去离子水冲洗干净，再放入质量浓度为5％的稀盐酸溶液中浸泡15min，以去除表面氧化物，最后用去离子水冲洗干净并烘干，烘干温度为100℃，时间为30min；
10、步骤2，采用离子注入技术形成超稳定防腐蚀碳化物层，注入离子为碳化钛离子和碳化锆离子，注入能量为120kev，注入剂量为8×1016ions cm-2，注入过程在真空度为1×10-3pa的环境中进行，注入温度为150℃，注入时间为10s，得到带有超稳定防腐蚀碳化物层的钽基板；
11、步骤3，选取钽、铷、钆、镝、铬、镍、镉7种金属单质粉末按照120:7:16:22:9:2:1的摩尔比进行配料，将配好的原料放入行星球磨机中进行机械合金化处理，球磨机转速为400转min–1，球料比为15:1，球磨时间为20h，球磨过程中通入氩气保护，防止金属氧化，球磨后的粉末在真空度为1×10–2pa的真空环境下进行热处理，热处理温度为800℃，时间为2h，得到7种金属的混合粉末；
12、步骤4，将步骤3中得到的7种金属的混合粉末以氩气为载气，控制喷射速度为20lmin–1，喷口温度为1200℃，逐行扫描喷射在步骤2中获得的经过离子注入处理的带有超稳定防腐蚀碳化物层的钽基板上，同时采用高能激光直接能量沉积法将高熵合金粉末熔覆在钽基板上，形成高熵合金表面活性层，激光功率为15kw，扫描速度为0.5mm s–1，搭接率为40％，熔覆过程在氩气保护下进行；沉积态高熵合金由于循环热输入与快速凝固会产生等轴晶与柱状晶交替生长的梯度晶粒组织；
13、步骤5，对步骤4中得到的激光熔覆后的高熵合金表面活性层进行等离子体处理和陶瓷化，以提高其表面活性和耐腐蚀性，等离子体处理采用氩气和氧气的混合气体，其中氧气的体积分数为10％，处理功率为300w，处理时间为20min，处理温度为50℃，将高熵合金层转化为高熵陶瓷层；
14、步骤6，采用溶胶凝胶法在步骤5中得到的高熵陶瓷层上制备一层纳米二氧化钛涂层，首先，将钛酸丁酯、乙醇、乙酰丙酮和去离子水按照8:2:10:1的质本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种可用于交流倒极的超稳高熵金属氧化物电极，其特征在于，该电极的制备方法包括以下步骤：
【技术特征摘要】
1.一种可用于交流倒极的超稳高熵金属氧化物电极...
【专利技术属性】
技术研发人员：殷立峰，林源忠，郭涛，杨博轩，郭文卿，
申请(专利权)人：北京师范大学，
类型：发明
国别省市：
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