本公開涉及環(huán)境工程水處理,尤其涉及一種復合導電膜及其制備方法和應用,更具體地涉及一種復合導電膜及其制備方法、由復合導電膜組成的電催化氧化電過濾組件,以及采用電催化氧化電過濾組件處理含有氨氮或氨基有機廢水的方法。
背景技術:
1、電過濾技術作為一種高效、綠色的水處理手段,通過電場驅動污染物與電極相互作用實現(xiàn)凈化,具有無二次污染、能耗低的優(yōu)勢。導電膜材料作為電過濾技術的重要部件,其性能直接影響處理效果,因此開發(fā)高性能導電膜材料尤為重要。
2、現(xiàn)有常見的導電膜材料包括碳電極、摻硼金剛石電極(bdd電極)和二氧化鉛電極(pbo2電極)。其中,pbo2電極由于其良好的導電性和電催化活性,在降解有機污染物方面展現(xiàn)了顯著的優(yōu)勢。然而,pbo2電極在含無機氮水體中表現(xiàn)受限:一方面,單一氯介導氧化機制難以同步去除氨氮;另一方面,電極表面易形成鈍化層,導致電化學活性位點減少。
3、因此,亟需開發(fā)兼具高效氮去除能力、抗污染特性及結構穩(wěn)定性的新型導電膜材料,以突破電過濾技術在復雜水質(zhì)處理中的應用效果。
技術實現(xiàn)思路
1、有鑒于此,本公開的主要目的在于提供了一種復合導電膜及其制備方法和應用,以期至少部分地解決上述提及的技術問題中的至少之一。
2、為實現(xiàn)上述目的,本公開的技術方案如下:
3、在本公開的一方面,提供了一種復合導電膜,包括:
4、金屬微濾膜基底;
5、利用電化學沉積于基底表面的二氧化鉛層;
6、以及負載在二氧化鉛層上的過渡金屬氧化物,
7、其中,過渡金屬氧化物為微米球形骨架結構,
8、過渡金屬包括釕、銥、錫、鎳中的任意一種。
9、作為本公開的第二個方面,提供了一種上述復合導電膜的制備方法,包括:
10、通過反相懸浮聚合法獲得凝膠粉末;
11、將凝膠粉末分散于有機溶劑后加入過渡金屬氯鹽混合,得到混合試劑;
12、以鉛板作為陽極,金屬微濾膜為陰極,在酸性電解液中進行電化學沉積,在陰極表面沉積二氧化鉛層,得到二氧化鉛/金屬微濾膜復合電極;
13、將混合試劑涂布于二氧化鉛/金屬微濾膜復合電極上,在含氧氣氛下450~550℃煅燒,使混合試劑中的有機組分熱分解,形成過渡金屬氧化物微米球形骨架結構,得到復合導電膜。
14、作為本公開的第三個方面,提供了一種電催化氧化電過濾組件,電催化氧化電過濾組件以上述復合導電膜作為陽極,以不銹鋼網(wǎng)作為陰極。
15、作為本公開的再一方面,提供了一種采用上述電催化氧化電過濾組件處理含有氨氮或氨基有機廢水的方法,包括:
16、向含有氨氮或氨基的有機廢水中加入10~100?mm濃度的氯離子,得到調(diào)節(jié)后的有機廢水;
17、將調(diào)節(jié)后的有機廢水以0.8min~1.5min的停留時間通過電催化氧化電過濾組件,在5~40?ma·cm-2的電流密度下對調(diào)節(jié)后的有機廢水進行電催化氧化處理。
18、根據(jù)本公開的實施例,提供了一種復合導電膜,以金屬微濾膜為基底,利用金屬微濾膜的孔道結構大幅提高比表面積,為后續(xù)沉積提供支撐。通過電化學沉積法,將二氧化鉛均勻沉積在金屬微濾膜表面,同時保證金屬微濾膜的高通量和穩(wěn)定性。在此基礎上,進一步負載具有微米球形骨架結構的過渡金屬氧化物,骨架結構使得二氧化鉛和過渡金屬氧化物的活性位點能夠同時充分暴露,從而協(xié)同提升復合導電膜的電化學性能。
1.一種復合導電膜,其特征在于,所述復合導電膜包括:
2.根據(jù)權利要求1所述的復合導電膜,其特征在于,
3.根據(jù)權利要求1所述的復合導電膜,其特征在于,
4.一種如權利要求1~3任意一項所述的復合導電膜的制備方法,其特征在于,所述制備方法包括:
5.根據(jù)權利要求4所述的制備方法,其特征在于,
6.根據(jù)權利要求4所述的制備方法,其特征在于,
7.根據(jù)權利要求4所述的制備方法,其特征在于,
8.根據(jù)權利要求4所述的制備方法,其特征在于,
9.一種電催化氧化電過濾組件,其特征在于,所述電催化氧化電過濾組件以權利要求1~3任意一項所述的復合導電膜作為陽極,以不銹鋼網(wǎng)作為陰極。
10.一種采用如權利要求9所述的電催化氧化電過濾組件處理含有氨氮或氨基有機廢水的方法,其特征在于,所述方法包括: