CN107324459A - 一种鱼骨炭除氟电极的制作方法 - Google Patents

一种鱼骨炭除氟电极的制作方法 Download PDF

Info

Publication number
CN107324459A
CN107324459A CN201710646141.4A CN201710646141A CN107324459A CN 107324459 A CN107324459 A CN 107324459A CN 201710646141 A CN201710646141 A CN 201710646141A CN 107324459 A CN107324459 A CN 107324459A
Authority
CN
China
Prior art keywords
fish
bone
bone charcoal
slurry
electrode
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
CN201710646141.4A
Other languages
English (en)
Other versions
CN107324459B (zh
Inventor
刘艳艳
詹露梦
林理量
鄢圣金
任杰
王卫
宋少先
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Wuhan University of Technology WUT
Original Assignee
Wuhan University of Technology WUT
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Wuhan University of Technology WUT filed Critical Wuhan University of Technology WUT
Priority to CN201710646141.4A priority Critical patent/CN107324459B/zh
Publication of CN107324459A publication Critical patent/CN107324459A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN107324459B publication Critical patent/CN107324459B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Classifications

    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C02—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02F—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02F1/00—Treatment of water, waste water, or sewage
    • C02F1/46—Treatment of water, waste water, or sewage by electrochemical methods
    • C02F1/469—Treatment of water, waste water, or sewage by electrochemical methods by electrochemical separation, e.g. by electro-osmosis, electrodialysis, electrophoresis
    • C02F1/4691—Capacitive deionisation
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C02—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02F—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02F2101/00—Nature of the contaminant
    • C02F2101/10—Inorganic compounds
    • C02F2101/12—Halogens or halogen-containing compounds
    • C02F2101/14—Fluorine or fluorine-containing compounds

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Hydrology & Water Resources (AREA)
  • Analytical Chemistry (AREA)
  • Molecular Biology (AREA)
  • Electrochemistry (AREA)
  • General Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Environmental & Geological Engineering (AREA)
  • Water Supply & Treatment (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Solid-Sorbent Or Filter-Aiding Compositions (AREA)
  • Electric Double-Layer Capacitors Or The Like (AREA)
  • Carbon And Carbon Compounds (AREA)

Abstract

本发明公开了一种鱼骨炭除氟电极的制作方法。将鱼骨清洗烘干、初步粉碎，并置于研磨机中研磨得到鱼骨粉；将鱼骨粉置于真空管式炉中炭化，得到鱼骨炭；取鱼骨炭、PVDF以及炭黑搅拌均匀使其充分混合，得到混合物；向所得混合物中边搅拌边加入N,N‑二甲基乙酰胺，直至得到浆料，将浆料搅拌混合2‑4h；将搅拌后的浆料均匀地涂布于的电极片上，将涂有浆料的电极片放入烘箱中烘干，得鱼骨炭除氟电极。本发明中鱼骨炭的主要成分为羟基磷灰石，并具有多孔结构，可通过离子交换、吸附、溶解沉淀等方式对氟进行去除。鱼骨炭除氟电极可在低能耗下对氟离子进行有效的去除。因而，本发明在处理含氟污水方面具有推广价值。

Description

一种鱼骨炭除氟电极的制作方法
技术领域
本发明属于环境工程技术领域，具体涉及一种鱼骨炭除氟电极的制作方法。
背景技术
电吸附的原理主要是在施加电位时,在电极溶液界面形成双电层。当电极通电时,电极的电荷被带相反电荷的离子或带电粒子在双电层的电解液一侧通过吸附补偿,或通过在外亥姆霍兹面，与扩散层富集相反电荷得到补偿。这样离子或带电粒子就会在电极表面富集浓缩,使被处理水中的盐类、胶体颗粒及其它带电物质的浓度大大降低,从而实现水的除盐、去硬、淡化和净化。综上所述，鱼骨炭吸附氟具有性能稳定、取材方便、价格低廉、处理效率高等优点，电吸附技术一方面能增加吸附剂的吸附容量，一方面能实现无污染的二次再生。
目前有多种方法可以有效降低水体中的氟含量，常规方法有：沉淀法，离子交换法，吸附法，反渗透法，电渗析法，纳米过滤法等。其中，吸附法具有制作简易，原料易得，运行费用低等特点，在实际中应用广泛。将骨炭作为除氟吸附剂，在国内外已得到大量的研究和应用。N.A.Medellin-Castillo等人的研究表明，鱼骨中含有丰富的羟基磷灰石，可通过表面电荷与溶液中的氟离子发生吸附，从而很好地去除水中的氟离子。同时，研究表明，粒状骨炭(125-200μm)的饱和吸附量约为2.5mg/g，而粉末骨炭小于72μm的饱和吸附量约为4.0mg/g。但由于骨炭粒径小，将增大吸附柱水头损失，在实际应用当中并不理想。
发明内容
本发明目的在于提供一种新型鱼骨炭除氟电极的制备方法，目的是进一步开发鱼下脚料的价值，达到废物利用、减少环境污染的目的，同时为除氟材料制备提供一个新方法。
一种鱼骨炭除氟电极的制作方法，包括以下步骤：
1)将鱼骨清洗烘干、初步粉碎，并置于研磨机中研磨得到鱼骨粉；
2)将鱼骨粉置于真空管式炉中炭化，得到鱼骨炭；
3)取鱼骨炭、聚偏氟乙稀(PVDF)以及炭黑搅拌均匀使其充分混合，得到混合物；
4)向所得混合物中边搅拌边加入N,N-二甲基乙酰胺，直至得到浆料，将浆料搅拌混合2-4h；
5)将搅拌后的浆料均匀地涂布于的电极片上，将涂有浆料的电极片放入烘箱中烘干，得鱼骨炭除氟电极。
按上述方案，步骤1中清洗鱼骨是在80～100℃的热水中清洗杂质；利用50～100℃的烘箱烘干；用万能粉碎机粉碎，每次粉碎时间10～20s，每两次粉碎间隔1～5min，如此重复10～20次，并过100目筛；将初步粉碎的鱼骨在行星式研磨机在400rad/min下分4次研磨，每次10min，每两次研磨间隔5min，得平均粒径为48.55μm的鱼骨粉。
按上述方案，步骤2中鱼骨粉在管式炉中炭化，以氮气为保护气体，升温速率为5℃/min，升温至500℃，恒温1h后，自然冷却至室温，鱼骨炭平均粒径约为48.51μm。
按上述方案，步骤3中鱼骨炭、PVDF以及炭黑质量比为16：3：1。
按上述方案，步骤4中的N,N-二甲基乙酰胺的用量按每3g混合物制得25ml浆料。
按上述方案，步骤4中浆料搅拌300rad/min。
按上述方案，步骤5中烘干温度为60℃。
本发明中鱼骨炭的主要成分为羟基磷灰石，并具有多孔结构，可通过离子交换、吸附、溶解沉淀等方式对氟进行去除。鱼骨炭除氟电极可在低能耗下对氟离子进行有效的去除。因而，本发明在处理含氟污水方面具有推广价值。
附图说明
图1：实施例1所得鱼骨炭电极对10mg/L的氟离子溶液的吸附量曲线图；
图2：实施例2所得鱼骨炭电极对40mg/L的氟离子溶液的吸附量曲线图；
图3：实施例3所得鱼骨炭电极对60mg/L的氟离子溶液的吸附量曲线图。
具体实施方式
以下实施例进一步阐释本发明技术方案，但不作为对本发明保护范围的限制。
实施例1：
鱼骨炭电极的制备：
(1)将鱼骨清洗烘干、初步粉碎，并置于行星式研磨机中以400rad/min下分4次研磨，每次10min，每两次研磨间隔5min，即一共研磨40min，得到鱼骨粉。
(2)所得的鱼骨粉在管式炉中炭化，以氮气为保护气体，升温速率为5℃/min，升温至500℃，恒温1h后，自然冷却至室温，得到鱼骨炭。
(3)别称取鱼骨炭、PVDF以及炭黑2.400g、0.450g、0.150g(即质量比为16：3：1)于烧杯中，搅拌均匀使其充分混合，得到混合物；
(4)向3)中的混合物中边搅拌边缓慢加入N,N-二甲基乙酰胺，直至得到总体积约为25ml的浆料，并将浆料在搅拌器中以300rad/min的转速混合3h；
(5)将4)中得到的搅拌后的浆料均匀地涂布于的电极片上。将涂有浆料的电极片放入烘箱中，在60℃下烘干至恒重，即制备得鱼骨炭除氟电极。
吸附实验及检测
(1)配制200ml，浓度为10mg/L的氟离子溶液两份；
(2)在两个反应槽中各插入两片电极片，并将涂有吸附材料的一面相对，反应槽连接蠕动泵,调节蠕动泵速度，使水流流量为25ml/min；
(3)在其中一组装置的两片电极片上分别接上正负极，调节电压为1.0V；
(4)将氟离子溶液分别倒入反应槽中，并开始计时，分别在时间为0min，5min、10min、15min、20min、25min、30min、40min、50min、1h、2h、4h、6h、8h时取样，按照国标GB7483-87进行监测。
静态吸附和加1.0V电压下，鱼骨炭电极对10mg/L的氟离子溶液的吸附量曲线图如图1所示，在外加电压下的吸附量为4.12mg/g，静态吸附为3.51mg/g。因此，电吸附的饱和吸附量明显大于静态吸附的饱和吸附量，且饱和时间略小于静态吸附。
实施例2：
鱼骨炭电极的制备
(1)将鱼骨清洗烘干、初步粉碎，并置于行星式研磨机中以400rad/min下分4次研磨，每次10min，每两次研磨间隔5min，即一共研磨40min，得到鱼骨粉。
(2)所得的鱼骨粉在管式炉中炭化，以氮气为保护气体，升温速率为5℃/min，升温至500℃，恒温1h后，自然冷却至室温，得到鱼骨炭。
(3)别称取鱼骨炭、PVDF以及炭黑2.400g、0.450g、0.150g(即质量比为16：3：1)于烧杯中，搅拌均匀使其充分混合，得到混合物；
(4)向3)中的混合物中边搅拌边缓慢加入N,N-二甲基乙酰胺，直至得到总体积约为25ml的浆料，并将浆料在搅拌器中以300rad/min的转速混合3h；
(5)将4)中得到的搅拌后的浆料均匀地涂布于的电极片上。将涂有浆料的电极片放入烘箱中，在60℃下烘干至恒重，即制备得鱼骨炭除氟电极。
吸附实验及检测
(1)配制200ml，浓度为40mg/L的氟离子溶液两份；
(2)在两个反应槽中各插入两片电极片，并将涂有吸附材料的一面相对，反应槽连接蠕动泵,调节蠕动泵速度，使水流流量为25ml/min；
(3)在其中一组装置的两片电极片上分别接上正负极，调节电压为1.0V；
(4)将氟离子溶液分别倒入反应槽中，并开始计时，分别在时间为0min，5min、10min、15min、20min、25min、30min、40min、50min、1h、2h、4h、6h、8h时取样，按照国标GB7483-87进行监测。
静态吸附和加1.0V电压下，鱼骨炭电极对60mg/L的氟离子溶液的吸附量曲线图如图2所示，在外加电压下的吸附量为4.72mg/g，静态吸附为4.08mg/g。因此，电吸附的饱和吸附量明显大于静态吸附的饱和吸附量，且饱和时间略小于静态吸附。
实施例3：
鱼骨炭电极的制备
(1)将鱼骨清洗烘干、初步粉碎，并置于行星式研磨机中以400rad/min下分4次研磨，每次10min，每两次研磨间隔5min，一共研磨40min，得到鱼骨粉。
(2)所得的鱼骨粉在管式炉中炭化，以氮气为保护气体，升温速率为5℃/min，升温至500℃，恒温1h后，自然冷却至室温，得到鱼骨炭。
(3)别称取鱼骨炭、PVDF以及炭黑2.400g、0.450g、0.150g(即质量比为16：3：1)于烧杯中，搅拌均匀使其充分混合，得到混合物；
(4)向3)中的混合物中边搅拌边缓慢加入N,N-二甲基乙酰胺，直至得到总体积约为25ml的浆料，并将浆料在搅拌器中以300rad/min的转速混合3h；
(5)将4)中得到的搅拌后的浆料均匀地涂布于的电极片上。将涂有浆料的电极片放入烘箱中，在60℃下烘干至恒重，即制备得鱼骨炭除氟电极。
吸附实验及检测
(1)配制200ml，浓度为60mg/L的氟离子溶液两份；
(2)在两个反应槽中各插入两片电极片，并将涂有吸附材料的一面相对，反应槽连接蠕动泵,调节蠕动泵速度，使水流流量为25ml/min；
(3)在其中一组装置的两片电极片上分别接上正负极，调节电压为1.0V；
(4)将氟离子溶液分别倒入反应槽中，并开始计时，分别在时间为0min，5min、10min、15min、20min、25min、30min、40min、50min、1h、2h、4h、6h、8h时取样，按照国标GB7483-87进行监测。
静态吸附和加1.0V电压下，鱼骨炭电极对60mg/L的氟离子溶液的吸附量曲线图如图3所示，在外加电压下的吸附量为10.94mg/g，静态吸附为7.74mg/g。因此，电吸附的饱和吸附量明显大于静态吸附的饱和吸附量，且饱和时间略小于静态吸附。
本具体实施例生产的鱼骨炭电极制作方法简便，合理地利用了鱼下脚料这一废弃资源，变废为宝。制得的鱼骨炭电极具有吸附效果好、无对环境的二次污染、廉价易得、耗能低等优点，具有广阔的推广、应用前景。
本发明是通过具体实施例过程进行说明的，在不脱离本发明范围的情况下，还可以对本发明专利进行各种变换及等同代替，因此，本发明专利不局限于所公开的具体实施过程，而应当包括落入本发明权利要求范围内的全部实施方案。

Claims (7)

1.一种鱼骨炭除氟电极的制作方法，其特征在于包括以下步骤：
1)将鱼骨清洗烘干、初步粉碎，并置于研磨机中研磨得到鱼骨粉；
2)将鱼骨粉置于真空管式炉中炭化，得到鱼骨炭；
3)取鱼骨炭、PVDF以及炭黑搅拌均匀使其充分混合，得到混合物；
4)向所得混合物中边搅拌边加入N,N-二甲基乙酰胺，直至得到浆料，将浆料搅拌混合2-4h；
5)将搅拌后的浆料均匀地涂布于的电极片上，将涂有浆料的电极片放入烘箱中烘干，得鱼骨炭除氟电极。
2.如权利要求1所述鱼骨炭除氟电极的制作方法，其特征在于步骤1中清洗鱼骨是在80～100℃的热水中清洗杂质；利用50～100℃的烘箱烘干；用万能粉碎机粉碎，每次粉碎时间10～20s，每两次粉碎间隔1～5min，如此重复10～20次，并过100目筛；将初步粉碎的鱼骨在行星式研磨机在400rad/min下分4次研磨，每次10min，每两次研磨间隔5min，得平均粒径为48.55μm的鱼骨粉。
3.如权利要求1所述鱼骨炭除氟电极的制作方法，其特征在于步骤2中鱼骨粉在管式炉中炭化，以氮气为保护气体，升温速率为5℃/min，升温至500℃，恒温1h后，自然冷却至室温，鱼骨炭平均粒径约为48.51μm。
4.如权利要求1所述鱼骨炭除氟电极的制作方法，其特征在于步骤3中鱼骨炭、PVDF以及炭黑质量比为16：3：1。
5.如权利要求1所述鱼骨炭除氟电极的制作方法，其特征在于步骤4中的N,N-二甲基乙酰胺的用量按每3g混合物制得25ml浆料。
6.如权利要求1所述鱼骨炭除氟电极的制作方法，其特征在于步骤4中浆料搅拌300rad/min。
7.如权利要求1所述鱼骨炭除氟电极的制作方法，其特征在于步骤5中烘干温度为60℃。
CN201710646141.4A 2017-07-31 2017-07-31 一种鱼骨炭除氟电极的制作方法 Active CN107324459B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201710646141.4A CN107324459B (zh) 2017-07-31 2017-07-31 一种鱼骨炭除氟电极的制作方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201710646141.4A CN107324459B (zh) 2017-07-31 2017-07-31 一种鱼骨炭除氟电极的制作方法

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN107324459A true CN107324459A (zh) 2017-11-07
CN107324459B CN107324459B (zh) 2019-10-01

Family

ID=60199819

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201710646141.4A Active CN107324459B (zh) 2017-07-31 2017-07-31 一种鱼骨炭除氟电极的制作方法

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN107324459B (zh)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN108892214A (zh) * 2018-07-12 2018-11-27 福州大学 一种可用于电容脱磷的炭基电极的制备方法

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6217775B1 (en) * 1998-03-20 2001-04-17 James L. Conca Treatment of metal-contaminated leachates utilizing fish bones and fish hard parts
CN101912773A (zh) * 2010-08-27 2010-12-15 江苏永冠给排水设备有限公司 一种饮用水除氟滤料的再生方法
CN102476042A (zh) * 2010-11-30 2012-05-30 北京林业大学 电促除氟吸附复合颗粒、电促除氟吸附复合板及制备方法
CN104923159A (zh) * 2015-06-15 2015-09-23 武汉理工大学 一种鱼骨炭吸附剂及其制备方法和应用

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6217775B1 (en) * 1998-03-20 2001-04-17 James L. Conca Treatment of metal-contaminated leachates utilizing fish bones and fish hard parts
CN101912773A (zh) * 2010-08-27 2010-12-15 江苏永冠给排水设备有限公司 一种饮用水除氟滤料的再生方法
CN102476042A (zh) * 2010-11-30 2012-05-30 北京林业大学 电促除氟吸附复合颗粒、电促除氟吸附复合板及制备方法
CN104923159A (zh) * 2015-06-15 2015-09-23 武汉理工大学 一种鱼骨炭吸附剂及其制备方法和应用

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN108892214A (zh) * 2018-07-12 2018-11-27 福州大学 一种可用于电容脱磷的炭基电极的制备方法

Also Published As

Publication number Publication date
CN107324459B (zh) 2019-10-01

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN105720251B (zh) 一种钠离子电池硫化锑基复合材料及其制备方法
CN104003368A (zh) 一种多孔磷-氮共掺杂碳材料及其制备方法
CN104709905A (zh) 一种利用混合熔盐为活化剂制备超级电容器用活性炭的方法
CN105460917A (zh) 一种具有分级结构的氮掺杂碳纳米管及制备方法
CN103832996A (zh) 石墨烯/碳纳米管复合材料及制备方法和应用
CN106252664B (zh) 一种超疏松石墨化结构多孔碳纳米纤维及其静电纺丝—碳化制备方法
CN109216689A (zh) 一种硅碳复合材料及其制备方法和锂离子电池
CN107601499A (zh) 一种胡敏素制备微孔活性炭的应用及方法
CN109529786B (zh) 一种用于去除核素铀的磁性吸附剂的制备及应用方法
CN109734158A (zh) 一种氮、硫共掺杂多孔碳片电容脱盐电极材料及其制备和应用
CN111628156B (zh) 一种钼掺杂多孔硅碳复合材料及其制备方法和锂离子电池
CN109534337A (zh) 一种石墨化多孔碳材料及其制备方法、电极及其应用
CN109745948A (zh) 一种除镉吸附剂、及其制备方法和用途
CN104624166A (zh) 一种磁性碳基复合环境材料及其制备方法和应用
CN104528685A (zh) 一种掺硫碳材料及其制备方法
CN109860526A (zh) 石墨类材料掺杂金属草酸盐锂电池复合负极材料的制备方法
CN104437382A (zh) 一种去除抗生素和重金属的介孔硅基双官能团吸附材料、制备方法及其用途
CN103832997A (zh) 石墨烯/炭黑复合材料及制备方法和应用
CN104600248A (zh) 一种锂离子电池用硅基负极材料及其制备方法
CN107808955A (zh) 一种具有球形结构的活性炭材料及其制备方法和应用
CN106532049A (zh) 一种多孔结构钠离子电池碳电极材料的制备方法
CN103833011A (zh) 石墨烯/炭黑复合材料及制备方法和应用
CN105366661A (zh) 一种超级电容器用卷曲状多孔炭纳米片的制备方法
CN107799745A (zh) 一种碳化钼硫复合材料及其制备方法与应用
CN106025216A (zh) 锂硫电池正极材料、其制备方法及锂硫电池

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant