一种羟基、羧基修饰的碳毡电极及其制备方法和应用.pdf

(19)国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN115849517A(43)申请公布日2023.03.28(21)申请号202211684037.1C02F101/20(2006.01)(22)申请日2022.12.27(71)申请人南昌航空大学地址330063江西省南昌市红谷滩区丰和南大道696号南昌航空大学前湖校区(72)发明人刘婷婷邓春健邓迪薛丁乾王忠宇胡威曾桂生(74)专利代理机构西安铭泽知识产权代理事务所(普通合伙)61223专利代理师卢会刚(51)Int.Cl.C02F1/461(2023.01)C25D5/54(2006.01)C25D3/12(2006.01)C02F1/467(2023.01)权利要求书1页说明书6页附图2页(54)发明名称一种羟基、羧基修饰的碳毡电极及其制备方法和应用(57)摘要本发明属于含镍废水处理技术领域，本发明公开了一种羟基、羧基修饰的碳毡电极及其制备方法和应用，羟基、羧基修饰多孔碳电极的制备包括以下步骤：将修饰剂涂覆在碳毡上，使得碳毡成为具备羟基、羧基官能团修饰的改性碳毡电极。以该电极为阴极，裸碳毡为阳极，在直流电下采用电化学反应处理含镍废水，在工作电极上直接回收金属镍。本发明利用羟基、羧基官能团对镍离子的螯合作用，通过电化学技术，既可降低电镀废水中镍离子的含量，又可成功回收镍。该方法操作简单，成本低，具有良好的经济效益，可以高效处理含镍废水。CN115849517ACN115849517A权利要求书1/1页1.一种羟基、羧基修饰的碳毡电极的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：S1、将碳毡进行清洗处理，得到预处理碳毡；S2、将柠檬酸、氢氧化钠、磷酸二氢钾及氧化钙完全溶解于水中，调节溶液pH至6.0‑8.0，经干燥、研磨、筛分后，于惰性气氛下，于300‑700℃下煅烧1‑3h，得到修饰剂；其中，柠檬酸、氢氧化钠、磷酸二氢钾、氧化钙的质量之比为150‑210：1：15‑30：30‑50；S3、将粘结剂、导电剂和步骤S2的修饰剂共同与溶剂共混，得到涂覆材料；S4、将步骤S1的预处理碳毡置入步骤S3的涂覆材料中，并进行超声共混，然后干燥至恒重，得到羟基、羧基修饰的碳毡电极。2.根据权利要求1所述的一种羟基、羧基修饰的碳毡电极的制备方法，其特征在于，所述步骤S1的清洗方法为：将碳毡依次采用超纯水、质量分数为2％的硝酸溶液、超纯水、无水乙醇、超纯水清洗，然后烘干至恒重，得到预处理碳毡。3.根据权利要求1所述的一种羟基、羧基修饰的碳毡电极的制备方法，其特征在于，所述步骤S2中采用HAc‑NaAc缓冲溶液调节pH。4.根据权利要求1所述的一种羟基、羧基修饰的碳毡电极的制备方法，其特征在于，所述步骤S3中的粘结剂选自聚偏氟乙烯、聚氟乙烯、聚全氟乙丙烯中的一种；导电剂选自超级碳粉、导电石墨、炭黑中的一种；溶剂选自N‑甲基吡咯烷酮、二甲基乙酰胺、丁酮中的一种。5.根据权利要求1所述的一种羟基、羧基修饰的碳毡电极的制备方法，其特征在于，所述步骤S3中导电剂、粘结剂和修饰剂的质量之比为1‑3：1：2‑4。6.根据权利要求1所述的一种羟基、羧基修饰的碳毡电极的制备方法，其特征在于，所述步骤S4的超声条件为：于频率40kHz下超声5‑15min，超声后进行静置沉积处理。7.一种权利要求1‑6任一项所述制备方法制得的羟基、羧基修饰的碳毡电极。8.一种权利要求7所述的羟基、羧基修饰的碳毡电极在制备含镍废水处理剂中的应用，其特征在于，所述应用方法为：采用电沉积技术，以羟基、羧基修饰的碳毡电极为工作电极，以未修饰的碳毡电极为对电极，以含镍废水为电解液，将工作电极和对电极共同置入电解液中，并采用直流电源电性连接，于3‑6V电位下电沉积1‑2h，于羟基、羧基修饰的碳毡电极表面沉积镍。2CN115849517A说明书1/6页一种羟基、羧基修饰的碳毡电极及其制备方法和应用技术领域[0001]本发明属于含镍废水处理技术领域，具体涉及一种羟基、羧基修饰的碳毡电极及其制备方法和应用。背景技术[0002]随着我国近些年经济的发展和工业化的深入，国内的电镀生产行业得到了长足的发展；电镀生产行业本身是一个重度污染行业，其生产过程中产生的电镀废水含有大量重金属离子，例如有毒有害的物质有镉、铅、铬、镍、铜等悬浮物，电镀废水的直接排放会对生态环境造成严重危害，为使电镀废水达到排放标准，需要对电镀废水进行处理。[0003]镍是位于元素周期表中第四周期第Ⅷ族的金属元素，最常见的化合价是+2、+3价，在水溶液中通常只以+2价离子的形态出现，+3价的镍离子具有很强的氧化性，在水中会与水或酸根离子迅速发生氧化还原反应。镍及其化合物会给环境造成很严重的污染，镍的主要工业污染来源是采矿、冶炼、电镀等工业排放的废水和废渣；石油和大部分煤通过燃烧过