【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及陶瓷电极加工，具体地说是一种纳米复合导电陶瓷电极及其制备方法。
技术介绍
1、目前，在水处理中常用的消毒方式主要有液氯、二氧化氯、臭氧、紫外线、次氯酸钠等。
2、液氯在我国是传统的水体消毒剂，虽然较为经济，但是它的安全性问题已经越来越受到重视。液氯是一种毒性极大的液体，在运输、储存和管理方面存在着极大的安全隐患。
3、二氧化氯(clo2)是一种强氧化剂和高效杀菌剂，但是它有比氯气更大的刺激性和毒性。由于二氧化氯在运输中极易发生爆炸，因此只能依靠现场制备。二氧化氯的制备方法也可以分为化学法和电解法。国内生产的二氧化氯发生器多数采用氯酸钠同盐酸定量滴定，控制反应生成量的化学法实现。这样的设备成本较低，但是二氧化氯的生成量很难控制，纯度也不能保证，且安全性很差，管理上需要特别细心。而以氯化钠和氯酸盐为原料进行生产的电解法，不仅其产率低，产物不纯，而且耗能大，运行成本较高。用二氧化氯净化饮用水时会产生亚氯酸盐等消毒副产物，会由于其强氧化性和对神经系统的毒害而对人体产生不利影响。
4、臭氧(o3)的氧化性非常强，是一种广谱高效快速的杀菌剂，可迅速杀灭使人和动物致病的各种病菌、病毒及微生物。但目前臭氧发生装置的产率通常较低，设备昂贵，安装管理复杂，运行费用高，而且臭氧在水中溶解度低，衰减速度快，为保证管网内持续的杀菌作用，必需和其他消毒方法协同进行。
5、紫外线消毒也是近来发展的一种新型消毒方法，它是通过对水体进行紫外线辐射，将水中的有害菌杀死。与其它现有水消毒技术相比，紫外线消
6、次氯酸钠溶液是一种用途极为广泛的广谱杀菌灭藻剂。其不仅具有很强的杀菌灭藻作用，而且其易分解、无残留、对人体无毒无害，是一般杀菌剂所无法比拟的。有些场景直接使用从氯碱厂出产的次氯酸钠进行水体消毒，但氯碱厂生产的次氯酸钠纯度不高，含碱量高，一般适用于工业应用，不完全适用于饮用水消毒。因此，使用次氯酸钠消毒应采用以食用精盐、电、水为原料的次氯酸钠发生器为最优。而次氯酸钠发生器的核心部件即为其电解槽内的电极。
7、市面上常规的次氯酸钠发生器阳极通常采用钛基涂层电极。
8、1、常规电极采用酸洗、喷砂等工艺增加电极表面粗糙度，从而增加电极反应面积，此方法增加程度有限；
9、2、用于饮用水消毒时，往往需要前置软水器等预处理措施，以减少次氯酸钠发生器电解液(盐水)中钙、镁等离子结垢并附着于电极上对电解效果和电极寿命产生的影响。
10、3、用于电解海水时，常规电极无法直接适用，因海水中含有大量钙、镁、氟等离子，其中，钙、镁离子在电解过程中会结垢并附着于电极上对电解效果和电极寿命产生的影响；氟离子会严重降低常规钛基涂层电极的使用寿命。
11、4、常规次氯酸钠发生器电极采用旁流式操作，电解液从电极表面流过，极板表面的水利扩散边界层较厚，传质受限，扩散限值使得电解效率不可能太高，只能通过扩大电极面积以达到反应效果，不仅增加了成本，还增加了占地面积。
技术实现思路
1、本专利技术的目的在于解决上述问题，提供一种纳米复合导电陶瓷电极及其制备方法，能够有效增加电极反应面积，在不增大电极面积的基础上，极大提高了反应面积和传质速率，可大幅提高反应效率，提高电极的使用寿命。
2、本专利技术解决其技术问题所采取的技术方案是：
3、一种纳米复合导电陶瓷电极，包括进水室、基体、过渡层和催化层，所述催化层为钌、铱系钛基析氯涂层，涂层加入sn、al等金属氧化物。
4、进一步地，所述基体中空氧化钛陶瓷支撑体和涂覆层组成。
5、进一步地，所述中空氧化钛陶瓷支撑体的孔隙率为30％～50％，孔径为50nm～15μm，所述涂覆层厚度为3～10μm，孔隙率为40％～55％。
6、进一步地，所述过渡层由电极基体表面通过热还原法直接生成。
7、进一步地，采用板式或管式结构，管式可依靠电极自身形成进水室，板式需额外配置进水室。
8、进一步地，一种纳米复合导电陶瓷电极制备方法，包括以下步骤：
9、a将钛酸四丁酯以1:2的比例与无水乙醇混合搅拌，再加入少量冰醋酸作为螯合剂，搅拌20分钟，得到前驱液；
10、b用硝酸将水ph调节至2.5～3后，与无水乙醇按2:1的比例混合搅拌，然后缓慢滴加至前驱液中，持续搅拌1小时，制得均匀的氧化钛溶胶；
11、c将适量乳化剂(不超过1wt％)加入氧化钛溶胶，并混合均匀，经超声处理后并陈化10小时，制得基体涂覆液；
12、d将中空氧化钛陶瓷支撑体(管状或板状)在稀盐酸溶液中浸泡1小时后，超声清洗30分钟，然后用纯水冲洗，放入80℃烘箱烘干待用；
13、e将基体涂覆液浸涂至烘干后的中空氧化钛陶瓷支撑体上，自然干燥15分钟后，放入80℃烘箱烘干30分钟，再放入马弗炉中，于400～500℃加热4小时，然后随炉冷却至室温，即制得含有纳米孔道的电极基体；
14、f将含有纳米孔道的电极基体置于氢气炉中，与1200℃烧制8小时，表面即形成亚氧化钛过渡层；
15、g将适量(＜5wt％)造孔剂(发泡剂)加入常规钌、铱系钛基析氯配方涂层液中，涂覆至亚氧化钛过渡层上，然后马弗炉中于300～500℃烧制3～5小时，重复多次。
16、本专利技术的有益效果是：
17、1、本专利技术包括进水室、基体、过渡层和催化层，所述催化层为钌、铱系钛基析氯涂层，涂层加入sn、al等金属氧化物，显著提升电极效率、寿命，是电解效率更高的多元涂层且催化层通过造孔剂法涂覆烧制而成，形成多孔结构，有效提高反应面积。
18、2、本专利技术中空氧化钛陶瓷支撑体的孔隙率为30％～50％，孔径为50nm～15μm，所述涂覆层孔径从0.8nm～1μm不等，厚度为3～10μm，孔隙率为40％～55％，能达到纳滤级别，可有效截留电解液中的钙、镁离子，阻止钙、镁离子进入电解槽内，从而有效防止电极和电解槽内垢物产生。
19、3、本专利技术中过渡层由电极基体表面通过热还原法直接生成，取代了常规电极通过涂覆、烧制等形成中间层的过程，提高了涂层与电极基体的结合度，有效提高了电极寿命，延长了涂层脱落周期，且亚氧化钛过渡层相比常规中间层或钛基材，具有更优的导电性，耐腐蚀性，耐氟性能和电催化活性，可进一步提高反应速率，降低次氯酸钠发生器运行能耗，并且可以适用于海水场景。
本文档来自技高网...【技术保护点】
1.一种纳米复合导电陶瓷电极，其特征在于，包括进水室(1)、基体(2)、过渡层(3)和催化层(4)，所述催化层(4)为钌、铱系钛基析氯涂层，涂层加入Sn、Al等金属氧化物。
2.如权利要求1所述的一种纳米复合导电陶瓷电极，其特征在于，所述基体(2)中空氧化钛陶瓷支撑体和涂覆层组成。
3.如权利要求2所述的一种纳米复合导电陶瓷电极，其特征在于，所述中空氧化钛陶瓷支撑体的孔隙率为30％～50％，孔径为50nm～15μm，所述涂覆层厚度为3～10μm，孔隙率为40％～55％。
4.如权利要求1所述的一种纳米复合导电陶瓷电极，其特征在于，所述过渡层由电极基体表面通过热还原法直接生成。
5.如权利要求1所述的一种纳米复合导电陶瓷电极，其特征在于，采用板式或管式结构，管式可依靠电极自身形成进水室，板式需额外配置进水室。
6.一种纳米复合导电陶瓷电极制备方法，用于制造权利要求1至5中的纳米复合导电陶瓷电极，其特征在于，包括以下步骤：
【技术特征摘要】
1.一种纳米复合导电陶瓷电极，其特征在于，包括进水室(1)、基体(2)、过渡层(3)和催化层(4)，所述催化层(4)为钌、铱系钛基析氯涂层，涂层加入sn、al等金属氧化物。
2.如权利要求1所述的一种纳米复合导电陶瓷电极，其特征在于，所述基体(2)中空氧化钛陶瓷支撑体和涂覆层组成。
3.如权利要求2所述的一种纳米复合导电陶瓷电极，其特征在于，所述中空氧化钛陶瓷支撑体的孔隙率为30％～50％，孔径为50nm～15μm，所...
【专利技术属性】
技术研发人员：张楠，林朋飞，邵淑梅，
申请(专利权)人：苏州久征水务科技有限公司，
类型：发明
国别省市：
还没有人留言评论。发表了对其他浏览者有用的留言会获得科技券。