一種顆粒電極的制備方法
【技術領域】
[0001 ]本發明涉及一種顆粒電極的制備方法。
【背景技術】
[0002]隨著現代化工業的發展，各類污水排放量日益增多，尤其印染廢水存在水量大、色度大、成分復雜、PH波動大、有機物濃度高、高COD負荷和毒性強等處理難度。目前，傳統的印染廢水處理方法有化學絮凝法和生物降解法，但存在一定缺陷，分別對親水性有機物和色度的處理不理想，難以高效快速降解羅丹明B和甲基橙這類物質。而高級氧化工藝(Advanced Oxidat1n Processes，AOPs)，尤其電催化氧化處技術越來越受到人們的重視，成為印染廢水處理技術的新熱點。
[0003]電催化氧化技術是一種設備簡單、成本低、二次污染小、后處理簡單的污水處理技術。20世紀60年代末，隨著傳質理論、材料化學及電力工業的迅速發展，在傳統二維電極的基礎上提出了三維電極的概念。與傳統二維電極相比，三維電極在電解槽內增加了無數的微電極，能夠增大電解槽的面積比，縮短了反應物的迀移距離，增大物質傳質速度，提高了電流效率和處理效果。常用的顆粒電極材料主要有金屬導體、金屬氧化物、鍍有金屬層的玻璃球和塑料球、石墨粒子、Y-Al2O3顆粒、碳纖維材料、活性炭顆粒以及鋼渣等。傳統的顆粒電極電阻較大、導電率低，使其在廢水處理中電流效率低、穩定性不夠、壽命短、電極材料成本較高，且電極制備工藝復雜，限制了顆粒電極材料的發展，因此，復合型顆粒電極的發展受到越來越多學者的重視。
[0004]自1995年Yaghi等首次提出了金屬有機框架(metal-organic frameworks，MOFs)材料這一概念，作為新的研究領域，MOFs材料具有高孔隙率、比表面積大以及結構可控制性等特點，在磁性、熒光、非線性光學、吸附、分離、催化和儲氫等諸多方面顯示出其獨特的物理及化學性能和潛在的巨大應用價值。目前，有學者將MOFs材料用于吸附染料廢水的研究，其在染料廢水中的吸附性能和催化性能已經得到證實;也有學者將MOFs材料負載到平板氧化招和石墨等多孔材料上制成MOF s膜材料。
[0005]如何將MOFs材料引入電催化氧化的顆粒電極材料制備中，學界、企業界一直在尋找解決思路。如果可以將MOFs材料引入到顆粒電極材料的制備中，進而可以將該顆粒電極應用到印染廢水的處理中，具有較好的前景。
【發明內容】
[0006]本發明的目的在于提供一種顆粒電極的制備方法。
[0007]本發明所采取的技術方案是:
一種顆粒電極的制備方法，包括以下步驟:
1)將鋅鹽與2-甲基咪唑混于有機溶劑中，充分混合，固液分離，得到固體，清洗，干燥；
2)將上步得到的固體與溶劑充分混合，制成晶種懸浮液；
3)通過清洗、干燥、焙燒預處理γ-Al2O3,將預處理過后的γ-Al2O3浸漬于上步制得的懸浮液中，保持設定時間，取出后充分干燥；
4)將2-甲基咪唑、脂肪酸鈉、鋅鹽混溶于溶劑中，得到成膜液；
5)將步驟3)得到的顆粒放置于反應釜中，并倒入成膜液，密封反應釜，升溫晶化；
6)冷卻至室溫，取出顆粒，置于溶劑中清洗，除去表面未反應成分；
7 )再將顆粒浸入溶劑中清洗，取出干燥即可。
[0008]步驟I)中，所述的鋅鹽為硝酸鋅。
[0009]步驟I)中，所述的有機溶劑為脂肪醇、酰胺類溶劑中的至少一種。
[0010]步驟1)中，鋅鹽的2112+、2-甲基咪唑、溶劑的用量比為(卜1.5)11111101:111111101:(20-50)
mlo
[0011]步驟2)中，懸浮液的質量濃度為0.5-2%。
[0012]步驟4)中，所述的溶劑為脂肪醇。
[0013]鋅鹽中的Zn2+、2-甲基咪卩坐、脂肪酸鈉、脂肪醇的用量比為:lmmol: (l_2)mmol: (1-2)mmol:(200_300)mL。
[0014]步驟5)中，升溫至110_130°C晶化2_6h。
[0015]步驟6)中所述的溶劑為脂肪醇。
[0016]步驟7)中所述的溶劑為鹵代烴。
[0017]本發明的有益效果是:本發明制備的顆粒電極，可以有效降解處理印染廢水中難以降解去除的有機物色度，例如處理含有羅丹明B等的印染廢水。
【附圖說明】
[0018]圖1為γ-Α1203的表面形貌圖；
圖2為ZIF-8粉末的表面形貌圖；
圖3為γ -Al203@ZIF-8的表面形貌圖；
圖4為γ -Al203@ZIF-8的截面形貌圖；
圖5為傳統顆粒電極與本發明顆粒電極對羅丹明B的去除效果對比圖。
【具體實施方式】
[0019]一種顆粒電極的制備方法，包括以下步驟:
1)將鋅鹽與2-甲基咪唑混于有機溶劑中，充分混合，固液分離，得到固體，清洗，干燥，得到表層催化劑ZIF-8;
2)將上步得到的表層催化劑ZIF-8與溶劑充分混合，制成晶種懸浮液；
3)通過清洗、干燥、焙燒預處理γ-Al2O3,提拉法將預處理過后的γ -Al2O3浸漬于上步制得的懸浮液中，保持設定時間，取出后充分干燥；
4)將2-甲基咪唑、脂肪酸鈉、鋅鹽混溶于溶劑中，得到成膜液；
5)將步驟3)得到的顆粒放置于反應釜中，并倒入成膜液，密封反應釜，升溫晶化；
6)冷卻至室溫，取出顆粒，置于溶劑中清洗，除去表面未反應成分；
7)再將顆粒浸入與步驟6)所用溶劑不同的溶劑中清洗，取出干燥即可。
[0020]優選的，步驟I)中，所述的鋅鹽為硝酸鋅。
[0021]優選的，步驟I)中，所述的有機溶劑為脂肪醇、酰胺類溶劑中的至少一種;進一步優選的，為甲醇、二甲基甲酰胺、二甲基乙酰胺中的至少一種。
[0022]優選的，步驟1)中，鋅鹽的2112+、2-甲基咪唑、溶劑的用量比為(1-1.5)11111101:1臟01:(20-50)mlo
[0023]優選的，步驟2)中，懸浮液的質量濃度為0.5-2%。
[0024]優選的，步驟3)中，保持設定時間為10_12h;
優選的，步驟4)中，所述的溶劑為脂肪醇;進一步優選的，為甲醇;所述的脂肪酸鈉為甲酸鈉;所述的鋅鹽為氯化鋅；
優選的，步驟4)中，氯化鋅中的Zn2+、2-甲基咪唑、甲酸鈉、甲醇的用量比為:lmmol:(1-2)mmol:(l_2)mmol:(200-300)mL。
[0025]優選的，步驟5)中:升溫至110_130°C晶化2_6h。
[0026]優選的，步驟7)中:與步驟6)所用溶劑不同的溶劑為鹵代烴;進一步優選的，為氯仿。
[0027]下面結合具體實施例對本發明做進一步的說明:
實施例1:
1)配制一定比例的Zη (N O 3) 2和2 -甲基咪唑的甲醇溶液(Z η2 +、2 -甲基咪唑、溶劑甲醇的用量比為I.2mmol: ImmoI: 25ml)，室溫下攪拌一段時間，離心分離得到白色固體，用甲醇清洗，過夜干燥，即制得表層催化劑ZIF-8;
2)將步驟(I)制備的ZIF-8加入到質量濃度為20%的甲醇水溶液中，制成濃度為2%的晶種懸浮液；
3)通過清洗、干燥、焙燒預處理γ-Al2O3,提拉法將預處理過的γ -Al2O3浸漬于步驟(2)制得的懸浮液中，保持10h，取出后室溫干燥，120°C干燥一天，得到負載ZIF-8晶種的顆粒:
Y_Al2〇3@ZIF_8 ；
4)按一定比例稱取一定量的2-甲基咪唑、甲酸鈉和氯化鋅，溶解于甲醇溶劑中，充分振蕩溶解，制得成膜液；
其中，氯化鋅中的Zn2+、2-甲基咪卩坐、甲酸鈉、甲醇的用量比為:lmmol: lmmol:1mmol:200mLo