CN110550705A - 一种电解含重金属的染料废水的膜电极的制备方法 - Google Patents

一种电解含重金属的染料废水的膜电极的制备方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种电解含重金属的染料废水的膜电极的制备方法，具体按照以下步骤实施：步骤1、制备MWCNTs‑COOH/PPy复合材料；步骤2、制备PAN/MWCNTs‑COOH/PPy共混纺丝液；步骤3、制备PPAN/MWCNTs‑COOH/PPy复合纳米纤维膜；步骤4、制备PAN/MWCNTs‑COOH/PPy‑Ti聚合物膜修饰电极。本发明的制备方法操作简单，有效掺杂率高，可一次性修饰多个电极；制备出的膜电极，电导率、电化学稳定性和电解性能均得到了改善，特别适用于含重金属的染料废水的电解处理。

Description

一种电解含重金属的染料废水的膜电极的制备方法
技术领域
本发明属于导电纳米材料制备技术领域，具体涉及一种电解含重金属的染料废水的膜电极的制备方法。
背景技术
电化学法是近年发展起来的颇具竞争力的重金属处理方法，其处理效果好、运行成本低、产生污泥量少、自动化程度高、易于操作管理和能同时去除多种污染物等优点，广泛用于金属矿冶炼、电镀、皮革等行业，处理含有机物的工业废水。染料废水属于难处理的工业废水之一，特别是含有低浓度重金属的有机染料废水的处理，已有染料废水处理技术能耗大，成本高，操作麻烦。
发明内容
本发明的目的是提供一种电解含重金属的染料废水的膜电极的制备方法，制备出的膜电极，电导率、电化学稳定性和电极电解性能均得到了改善。
本发明所采用的技术方案是，一种电解含重金属的染料废水的膜电极的制备方法，具体按照以下步骤实施：
步骤1、制备MWCNTs-COOH/PPy复合材料；
步骤2、制备PAN/MWCNTs-COOH/PPy共混纺丝液；
步骤3、制备PPAN/MWCNTs-COOH/PPy复合纳米纤维膜；
步骤4、制备PAN/MWCNTs-COOH/PPy-Ti聚合物膜修饰电极。
本发明的特点还在于：
步骤1具体按照以下步骤实施：
步骤1.1、采用混酸处理MWCNTs，制备MWCNTs-COOH改性碳纳米管；
按一定比例量取浓硝酸、浓硫酸、过氧化氢，混合均匀，制得溶液A；称取一定量的MWCNTs加入溶液A，制得溶液B；于110～120℃下对溶液B回流搅拌12～18h，搅拌速度为60～100r/min，再超声1～2h，待冷却至室温，真空抽滤得到黑色粉末，用蒸馏水将黑色粉末洗涤至中性，再于60～80℃下真空干燥12～24h，得到MWCNTs-COOH改性碳纳米管；
步骤1.2、以十二烷基苯磺酸钠为掺杂剂，采用化学氧化掺杂法，在吡咯单体中掺杂改性碳纳米管，制备MWCNTs-COOH/PPy复合材料；
按一定比例将六水合三氯化铁溶解于蒸馏水中，得到溶液C；按一定比例量取正丁醇、正己烷，制得溶剂A；量取一定量的十二烷基苯磺酸钠，溶解于溶剂A中，制得溶液D；将一定量的吡咯单体加入溶液D中，再以1～2s/滴的滴加速度将溶液C加入溶液D中，搅拌0.5～1.5h，使其混合均匀，得到溶液E；将一定量的MWCNTs-COOH改性碳纳米管加入溶液E，于室温下反应18～24h，得到混合液A；用丙酮和蒸馏水交替并反复洗涤混合液A至中性，真空抽滤得到黑色粉末，再于50～80℃下真空干燥12～24h，得到MWCNTs-COOH/PPy复合材料。
步骤1.1中，浓硝酸、浓硫酸、过氧化氢、MWCNTs的质量比依次为(1.4～4.2)：(5.5～12.9)：(0.01～0.02)：(0.005～0.01)；
其中，MWCNTs的纯度＞90％；
步骤1.2中，溶液C的浓度为0.096～0.304mol/L；正丁醇、正己烷、十二烷基苯磺酸钠、吡咯单体、MWCNTs-COOH的质量比依次为(6～9)：(50～60)：(0.345～0.69)：(0.5～1)：(0.56～3.5)。
步骤2具体过程如下：
按一定比例称取PAN，溶解于N，N-二甲基甲酰胺中，于室温下以50～80r/min的搅拌速度搅拌12～14h，得到溶液F；将步骤1.2制得的MWCNTs-COOH/PPy复合材料分三次加入溶液F中，每次间隔时间为2～4h，于室温下以60～90r/min的搅拌速度搅拌12～14h，得到PAN/MWCNTs-COOH/PPy共混纺丝液。
溶液F的浓度为(0.53～0.67)-2mol/L；PAN、MWCNTs-COOH/PPy复合材料的质量比为(8～16)：1；
其中，PAN的分子量为150，000。
步骤3具体按照以下步骤实施：
步骤3.1、静电纺丝
将步骤2制得的PAN/MWCNTs-COOH/PPy共混纺丝液注入静电纺丝机，在静电纺丝机的接收板上放置硅油纸，采用单针头进行纺丝，在硅油纸表面即可获得一层均匀的初始PPAN/MWCNTs-COOH/PPy复合纳米纤维膜；
步骤3.2、后处理
用无水乙醇和去离子水交替并反复洗涤步骤3.1得到的初始PAN/MWCNTs-COOH/PPy复合纳米纤维膜至中性，于60～80℃下真空干燥12～24h，得到PPAN/MWCNTs-COOH/PPy复合纳米纤维膜。
步骤3.1中，纺丝电压为18～25kV，针头距硅油纸15～20cm，喂液速度为0.3～0.8mL/h。
步骤4具体过程如下：
用砂纸打磨钛电极至表面光滑，于25～30℃下水浴超声清洗钛电极；将步骤3.2制得的PAN/MWCNTs-COOH/PPy复合纳米纤维膜包覆于钛电极表面，按比例滴加质量分数为0.5～1％的全氟磺酸溶液，待全氟磺酸溶液会发后，按一定比例用石蜡、松香密封电极，得到PAN/MWCNTs-COOH/PPy-Ti聚合物膜修饰电极。
钛电极表面PAN/MWCNTs-COOH/PPy复合纳米纤维膜的附着量为1.2～1.8mg/cm2。
本发明的有益效果是：本发明的制备方法操作简单，有效掺杂率高，可一次性修饰多个电极；制备出的膜电极，电导率、电化学稳定性和电解性能均得到了改善，特别适用于含重金属的染料废水的电解处理。
附图说明
图1是本发明电解含重金属的染料废水的膜电极的制备方法中提及的静电纺丝机的结构示意图；
图2是本发明电解含重金属的染料废水的膜电极的制备方法实施例1制备出的PAN/MWCNTs-COOH/PPy复合纳米纤维的扫描电镜图；
图3是本发明电解含重金属的染料废水的膜电极的制备方法实施例3制备出的PAN/MWCNTs-COOH/PPy复合纳米纤维的扫描电镜图；
图4是在50mV/s的扫描速度、-1.2V～2V的扫描范围下Ti电极、PAN/MWCNTs-COOH/PPy膜电极、PAN/MWCNTs-COOH/PPy-Ti膜修饰电极的循环伏安曲线(a.Ti电极b.PAN/MWCNTs-COOH/Ppy膜电极c.PAN/MWCNTs-COOH/PPy-Ti修饰电极)。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施方式对本发明进行详细说明。
本发明一种电解含重金属的染料废水的膜电极的制备方法，具体按照以下步骤实施：
步骤1、制备MWCNTs-COOH/PPy复合材料；
具体按照以下步骤实施：
步骤1.1、采用混酸处理MWCNTs，制备MWCNTs-COOH改性碳纳米管；
按一定比例量取浓硝酸、浓硫酸、过氧化氢，混合均匀，制得溶液A；称取一定量的MWCNTs加入溶液A，制得溶液B；于110～120℃下对溶液B回流搅拌12～18h，搅拌速度为60～100r/min，再超声1～2h，待冷却至室温，真空抽滤得到黑色粉末，用蒸馏水将黑色粉末洗涤至中性，再于60～80℃下真空干燥12～24h，得到MWCNTs-COOH改性碳纳米管；
其中，浓硝酸、浓硫酸、过氧化氢、MWCNTs的质量比依次为(1.4～4.2)：(5.5～12.9)：(0.01～0.02)：(0.005～0.01)；MWCNTs的纯度＞90％；
步骤1.2、以十二烷基苯磺酸钠为掺杂剂，采用化学氧化掺杂法，在吡咯单体中掺杂改性碳纳米管，制备MWCNTs-COOH/PPy复合材料；
按一定比例将六水合三氯化铁溶解于蒸馏水中，得到溶液C；按一定比例量取正丁醇、正己烷，制得溶剂A；量取一定量的十二烷基苯磺酸钠，溶解于溶剂A中，制得溶液D；将一定量的吡咯单体加入溶液D中，再以1～2s/滴的滴加速度将溶液C加入溶液D中，搅拌0.5～1.5h，使其混合均匀，得到溶液E；将一定量的MWCNTs-COOH改性碳纳米管加入溶液E，于室温下反应18～24h，得到混合液A；用丙酮和蒸馏水交替并反复洗涤混合液A至中性，真空抽滤得到黑色粉末，再于50～80℃下真空干燥12～24h，得到MWCNTs-COOH/PPy复合材料；
其中，溶液C的浓度为0.096～0.304mol/L；正丁醇、正己烷、十二烷基苯磺酸钠、吡咯单体、MWCNTs-COOH的质量比依次为(6～9)：(50～60)：(0.345～0.69)：(0.5～1)：(0.56～3.5)。
步骤2、制备PAN/MWCNTs-COOH/PPy共混纺丝液；
具体过程如下：
按一定比例称取PAN，溶解于N，N-二甲基甲酰胺中，于室温下以50～80r/min的搅拌速度搅拌12～14h，得到溶液F；将步骤1.2制得的MWCNTs-COOH/PPy复合材料分三次加入溶液F中，每次间隔时间为2～4h，于室温下以60～90r/min的搅拌速度搅拌12～14h，得到PAN/MWCNTs-COOH/PPy共混纺丝液；
其中，溶液F的浓度为(0.53～0.67)-2mol/L；PAN、MWCNTs-COOH/PPy复合材料的质量比为(8～16)：1；PAN的分子量为150，000。
步骤3、制备PPAN/MWCNTs-COOH/PPy复合纳米纤维膜；
具体按照以下步骤实施：
步骤3.1、静电纺丝
将步骤2制得的PAN/MWCNTs-COOH/PPy共混纺丝液注入静电纺丝机，在静电纺丝机的接收板上放置硅油纸，采用单针头进行纺丝，在硅油纸表面即可获得一层均匀的初始PPAN/MWCNTs-COOH/PPy复合纳米纤维膜；
其中，纺丝电压为18～25kV，针头距硅油纸15～20cm，喂液速度为0.3～0.8mL/h；
步骤3.2、后处理
用无水乙醇和去离子水交替并反复洗涤步骤3.1得到的初始PAN/MWCNTs-COOH/PPy复合纳米纤维膜至中性，于60～80℃下真空干燥12～24h，得到PPAN/MWCNTs-COOH/PPy复合纳米纤维膜。
步骤4、制备PAN/MWCNTs-COOH/PPy-Ti聚合物膜修饰电极；
具体过程如下：
用砂纸打磨钛电极至表面光滑，于25～30℃下水浴超声清洗钛电极；将步骤3.2制得的PAN/MWCNTs-COOH/PPy复合纳米纤维膜包覆于钛电极表面，按比例滴加质量分数为0.5～1％的全氟磺酸溶液，待全氟磺酸溶液会发后，按一定比例用石蜡、松香密封电极，得到PAN/MWCNTs-COOH/PPy-Ti聚合物膜修饰电极；
其中，钛电极表面PAN/MWCNTs-COOH/PPy复合纳米纤维膜的附着量为1.2～1.8mg/cm2。
实施例1
步骤1、制备MWCNTs-COOH/PPy复合材料；
步骤1.1、采用混酸处理MWCNTs，制备MWCNTs-COOH改性碳纳米管；
按一定比例量取浓硝酸、浓硫酸、过氧化氢，混合均匀，制得溶液A；称取一定量的MWCNTs加入溶液A，制得溶液B；于110～120℃下对溶液B回流搅拌12～18h，搅拌速度为60～100r/min，再超声1～2h，待冷却至室温，真空抽滤得到黑色粉末，用蒸馏水将黑色粉末洗涤至中性，再于60～80℃下真空干燥12～24h，得到MWCNTs-COOH改性碳纳米管；
其中，浓硝酸、浓硫酸、过氧化氢、MWCNTs的质量比依次为1.4：5.5：0.01：0.005；MWCNTs的纯度＞90％；
步骤1.2、以十二烷基苯磺酸钠为掺杂剂，采用化学氧化掺杂法，在吡咯单体中掺杂改性碳纳米管，制备MWCNTs-COOH/PPy复合材料；
按一定比例将六水合三氯化铁溶解于蒸馏水中，得到溶液C；按一定比例量取正丁醇、正己烷，制得溶剂A；量取一定量的十二烷基苯磺酸钠，溶解于溶剂A中，制得溶液D；将一定量的吡咯单体加入溶液D中，再以1～2s/滴的滴加速度将溶液C加入溶液D中，搅拌0.5～1.5h，使其混合均匀，得到溶液E；将一定量的MWCNTs-COOH改性碳纳米管加入溶液E，于室温下反应18～24h，得到混合液A；用丙酮和蒸馏水交替并反复洗涤混合液A至中性，真空抽滤得到黑色粉末，再于50～80℃下真空干燥12～24h，得到MWCNTs-COOH/PPy复合材料；
其中，溶液C的浓度为0.096mol/L；正丁醇、正己烷、十二烷基苯磺酸钠、吡咯单体、MWCNTs-COOH的质量比依次为6：50：0.345：0.5：0.56。
步骤2、制备PAN/MWCNTs-COOH/PPy共混纺丝液；
按一定比例称取PAN，溶解于N，N-二甲基甲酰胺中，于室温下以50～80r/min的搅拌速度搅拌12～14h，得到溶液F；将步骤1.2制得的MWCNTs-COOH/PPy复合材料分三次加入溶液F中，每次间隔时间为2～4h，于室温下以60～90r/min的搅拌速度搅拌12～14h，得到PAN/MWCNTs-COOH/PPy共混纺丝液；
其中，溶液F的浓度为0.53-2mol/L；PAN、MWCNTs-COOH/PPy复合材料的质量比为8：1；PAN的分子量为150，000。
步骤3、制备PPAN/MWCNTs-COOH/PPy复合纳米纤维膜；
步骤3.1、静电纺丝
将步骤2制得的PAN/MWCNTs-COOH/PPy共混纺丝液注入静电纺丝机，在静电纺丝机的接收板上放置硅油纸，采用单针头进行纺丝，在硅油纸表面即可获得一层均匀的初始PPAN/MWCNTs-COOH/PPy复合纳米纤维膜；
其中，纺丝电压为18～25kV，针头距硅油纸15～20cm，喂液速度为0.3～0.8mL/h；
步骤3.2、后处理
用无水乙醇和去离子水交替并反复洗涤步骤3.1得到的初始PAN/MWCNTs-COOH/PPy复合纳米纤维膜至中性，于60～80℃下真空干燥12～24h，得到PPAN/MWCNTs-COOH/PPy复合纳米纤维膜。
步骤4、制备PAN/MWCNTs-COOH/PPy-Ti聚合物膜修饰电极；
用砂纸打磨钛电极至表面光滑，于25～30℃下水浴超声清洗钛电极；将步骤3.2制得的PAN/MWCNTs-COOH/PPy复合纳米纤维膜包覆于钛电极表面，按比例滴加质量分数为0.5～1％的全氟磺酸溶液，待全氟磺酸溶液会发后，按一定比例用石蜡、松香密封电极，得到PAN/MWCNTs-COOH/PPy-Ti聚合物膜修饰电极；
其中，钛电极表面PAN/MWCNTs-COOH/PPy复合纳米纤维膜的附着量为1.2mg/cm2。
实施例2
步骤1、与实施例1的步骤1大致相同，区别仅在于：步骤1.1中，浓硝酸、浓硫酸、过氧化氢、MWCNTs的质量比依次为1.4：12.9：0.02：0.01；
步骤1.2中，溶液C的浓度为0.304mol/L；正丁醇、正己烷、十二烷基苯磺酸钠、吡咯单体、MWCNTs-COOH的质量比依次为6：60：0.069：1：3.5；
步骤2、与实施例1的步骤2大致相同，区别仅在于：溶液F的浓度为0.67-2mol/L；PAN、MWCNTs-COOH/PPy复合材料的质量比为16：1；
步骤3、与实施例1的步骤3相同；
步骤4、与实施例1的步骤4大致相同，区别仅在于：钛电极表面PAN/MWCNTs-COOH/PPy复合纳米纤维膜的附着量为1.8mg/cm2。
实施例3
步骤1、与实施例1的步骤1大致相同，区别仅在于：步骤1.1中，浓硝酸、浓硫酸、过氧化氢、MWCNTs的质量比依次为2.8：9.2：0.015：0.0075；
步骤1.2中，溶液C的浓度为0.2mol/L；正丁醇、正己烷、十二烷基苯磺酸钠、吡咯单体、MWCNTs-COOH的质量比依次为7.5：55：0.5175：0.55：2.03；
步骤2、与实施例1的步骤2大致相同，区别仅在于：溶液F的浓度为0.6-2mol/L；PAN、MWCNTs-COOH/PPy复合材料的质量比为12：1；
步骤3、与实施例1的步骤3相同；
步骤4、与实施例1的步骤4大致相同，区别仅在于：钛电极表面PAN/MWCNTs-COOH/PPy复合纳米纤维膜的附着量为1.5mg/cm2。
实施例4
步骤1、与实施例1的步骤1大致相同，区别仅在于：步骤1.1中，浓硝酸、浓硫酸、过氧化氢、MWCNTs的质量比依次为4.2：5.5：0.015：0.0075；
步骤1.2中，溶液C的浓度为0.1mol/L；正丁醇、正己烷、十二烷基苯磺酸钠、吡咯单体、MWCNTs-COOH的质量比依次为9：50：0.5175：0.55：2.03；
步骤2、与实施例1的步骤2大致相同，区别仅在于：溶液F的浓度为0.6565-2mol/L；PAN、MWCNTs-COOH/PPy复合材料的质量比为10：1；
步骤3、与实施例1的步骤3相同；
步骤4、与实施例1的步骤4大致相同，区别仅在于：钛电极表面PAN/MWCNTs-COOH/PPy复合纳米纤维膜的附着量为1.35mg/cm2。
实施例5
步骤1、与实施例1的步骤1大致相同，区别仅在于：步骤1.1中，浓硝酸、浓硫酸、过氧化氢、MWCNTs的质量比依次为2.1：7.35：0.015：0.0075；
步骤1.2中，溶液C的浓度为0.1mol/L；正丁醇、正己烷、十二烷基苯磺酸钠、吡咯单体、MWCNTs-COOH的质量比依次为6.75：52.5：0.5175：0.55：1.295；
步骤2、与实施例1的步骤2大致相同，区别仅在于：溶液F的浓度为0.6565-2mol/L；PAN、MWCNTs-COOH/PPy复合材料的质量比为9：1；
步骤3、与实施例1的步骤3相同；
步骤4、与实施例1的步骤4大致相同，区别仅在于：钛电极表面PAN/MWCNTs-COOH/PPy复合纳米纤维膜的附着量为1.3mg/cm2。
实施例6
步骤1、与实施例1的步骤1大致相同，区别仅在于：步骤1.1中，浓硝酸、浓硫酸、过氧化氢、MWCNTs的质量比依次为3.5：11.05：0.015：0.0075；
步骤1.2中，溶液C的浓度为0.3mol/L；正丁醇、正己烷、十二烷基苯磺酸钠、吡咯单体、MWCNTs-COOH的质量比依次为8.25：57.5：0.6：0.55：2.8；
步骤2、与实施例1的步骤2大致相同，区别仅在于：溶液F的浓度为0.6-2mol/L；PAN、MWCNTs-COOH/PPy复合材料的质量比为14：1；
步骤3、与实施例1的步骤3相同；
步骤4、与实施例1的步骤4大致相同，区别仅在于：钛电极表面PAN/MWCNTs-COOH/PPy复合纳米纤维膜的附着量为1.65mg/cm2。
一、对实施例1-实施例6制备的六种不同碳纳米管掺杂量的PAN/MWCNTs-COOH/PPy膜，通过多功能数字型四探头测试仪对六种纳米纤维膜进行电导率测试，相关数据如下表：
本发明的制备方法操作简单，有效掺杂率高，可一次性修饰多个电极；制备出的膜电极，电导率、电化学稳定性和电解性能均得到了改善，特别适用于含重金属的染料废水的电解处理。
二、对附图2-4的总结如下：
图2是本发明电解含重金属的染料废水的膜电极的制备方法实施例1制备出的PAN/MWCNTs-COOH/PPy复合纳米纤维的扫描电镜图。加入MWCNTs-COOH/PPy的复合纳米纤维较未添加的纳米纤维平均直径逐渐减小，为211.4nm纤维的离散度也逐渐减小。
图3图3是本发明电解含重金属的染料废水的膜电极的制备方法实施例3制备出的PAN/MWCNTs-COOH/PPy复合纳米纤维的扫描电镜图。继续增加MWCNTs-COOH/PPy的含量，PAN/MWCNTs-COOH/PPy复合纳米纤维的平均直径下降至195nm。这主要是因为MWCNTs-COOH/PPy的加入使得纺丝的粘度增加的同时，纺丝液电导率大幅度增加，在同为20KV的电压下，纺丝液滴受静电场力的作用增强，导致纳米纤维直径细化。
图4是在50mV/s的扫描速度、-1.2V～2V的扫描范围下Ti电极、PAN/MWCNTs-COOH/PPy膜电极、PAN/MWCNTs-COOH/PPy-Ti膜修饰电极的循环伏安曲线(a.Ti电极b.PAN/MWCNTs-COOH/Ppy膜电极c.PAN/MWCNTs-COOH/PPy-Ti修饰电极)。分别采用PAN/MWCNTs-COOH/PPy膜电极、PAN/MWCNTs-COOH/PPy-Ti修饰电极、Ti电极，在7g/L的硫酸钠50mg/L硫酸铬溶液中进行循环伏安测试，扫描速度为50mV/s，扫描范围为-1.2V到2.2V。由图可知，对比Ti电极，PAN/MWCNTs-COOH/PPy-Ti修饰电极伏安曲线形状变化不明显，曲线整体下移，可见修饰电极的还原反应较好，在还原曲线部分，在同一背景电压下PAN/MWCNTs-COOH/PPy膜电极的背景电流最高，PAN/MWCNTs/PPy-Ti修饰电极次之，Ti电极最差。且PAN/MWCNTs-COOH/PPy膜电极还原峰明显。

Claims (9)

1.一种电解含重金属的染料废水的膜电极的制备方法，其特征在于，具体按照以下步骤实施：
步骤1、制备MWCNTs-COOH/PPy复合材料；
步骤2、制备PAN/MWCNTs-COOH/PPy共混纺丝液；
步骤3、制备PPAN/MWCNTs-COOH/PPy复合纳米纤维膜；
步骤4、制备PAN/MWCNTs-COOH/PPy-Ti聚合物膜修饰电极。
2.如权利要求1所述的电解含重金属的染料废水的膜电极的制备方法，其特征在于，所述步骤1具体按照以下步骤实施：
步骤1.1、采用混酸处理MWCNTs，制备MWCNTs-COOH改性碳纳米管；
按一定比例量取浓硝酸、浓硫酸、过氧化氢，混合均匀，制得溶液A；称取一定量的MWCNTs加入溶液A，制得溶液B；于110～120℃下对溶液B回流搅拌12～18h，搅拌速度为60～100r/min，再超声1～2h，待冷却至室温，真空抽滤得到黑色粉末，用蒸馏水将黑色粉末洗涤至中性，再于60～80℃下真空干燥12～24h，得到MWCNTs-COOH改性碳纳米管；
步骤1.2、以十二烷基苯磺酸钠为掺杂剂，采用化学氧化掺杂法，在吡咯单体中掺杂改性碳纳米管，制备MWCNTs-COOH/PPy复合材料；
按一定比例将六水合三氯化铁溶解于蒸馏水中，得到溶液C；按一定比例量取正丁醇、正己烷，制得溶剂A；量取一定量的十二烷基苯磺酸钠，溶解于溶剂A中，制得溶液D；将一定量的吡咯单体加入溶液D中，再以1～2s/滴的滴加速度将溶液C加入溶液D中，搅拌0.5～1.5h，使其混合均匀，得到溶液E；将一定量的MWCNTs-COOH改性碳纳米管加入溶液E，于室温下反应18～24h，得到混合液A；用丙酮和蒸馏水交替并反复洗涤混合液A至中性，真空抽滤得到黑色粉末，再于50～80℃下真空干燥12～24h，得到MWCNTs-COOH/PPy复合材料。
3.如权利要求2所述的电解含重金属的染料废水的膜电极的制备方法，其特征在于，所述步骤1.1中，浓硝酸、浓硫酸、过氧化氢、MWCNTs的质量比依次为(1.4～4.2)：(5.5～12.9)：(0.01～0.02)：(0.005～0.01)；
其中，MWCNTs的纯度＞90％；
所述步骤1.2中，溶液C的浓度为0.096～0.304mol/L；正丁醇、正己烷、十二烷基苯磺酸钠、吡咯单体、MWCNTs-COOH的质量比依次为(6～9)：(50～60)：(0.345～0.69)：(0.5～1)：(0.56～3.5)。
4.如权利要求3所述的电解含重金属的染料废水的膜电极的制备方法，其特征在于，所述步骤2具体过程如下：
按一定比例称取PAN，溶解于N，N-二甲基甲酰胺中，于室温下以50～80r/min的搅拌速度搅拌12～14h，得到溶液F；将步骤1.2制得的MWCNTs-COOH/PPy复合材料分三次加入溶液F中，每次间隔时间为2～4h，于室温下以60～90r/min的搅拌速度搅拌12～14h，得到PAN/MWCNTs-COOH/PPy共混纺丝液。
5.如权利要求4所述的电解含重金属的染料废水的膜电极的制备方法，其特征在于，所述溶液F的浓度为(0.53～0.67)-2mol/L；PAN、MWCNTs-COOH/PPy复合材料的质量比为(8～16)：1；
其中，PAN的分子量为150，000。
6.如权利要求5所述的电解含重金属的染料废水的膜电极的制备方法，其特征在于，所述步骤3具体按照以下步骤实施：
步骤3.1、静电纺丝
将步骤2制得的PAN/MWCNTs-COOH/PPy共混纺丝液注入静电纺丝机，在静电纺丝机的接收板上放置硅油纸，采用单针头进行纺丝，在硅油纸表面即可获得一层均匀的初始PPAN/MWCNTs-COOH/PPy复合纳米纤维膜；
步骤3.2、后处理
用无水乙醇和去离子水交替并反复洗涤步骤3.1得到的初始PAN/MWCNTs-COOH/PPy复合纳米纤维膜至中性，于60～80℃下真空干燥12～24h，得到PPAN/MWCNTs-COOH/PPy复合纳米纤维膜。
7.如权利要求6所述的电解含重金属的染料废水的膜电极的制备方法，其特征在于，所述步骤3.1中，纺丝电压为18～25kV，针头距硅油纸15～20cm，喂液速度为0.3～0.8mL/h。
8.如权利要求7所述的电解含重金属的染料废水的膜电极的制备方法，其特征在于，所述步骤4具体过程如下：
用砂纸打磨钛电极至表面光滑，于25～30℃下水浴超声清洗钛电极；将步骤3.2制得的PAN/MWCNTs-COOH/PPy复合纳米纤维膜包覆于钛电极表面，按比例滴加质量分数为0.5～1％的全氟磺酸溶液，待全氟磺酸溶液会发后，按一定比例用石蜡、松香密封电极，得到PAN/MWCNTs-COOH/PPy-Ti聚合物膜修饰电极。
9.如权利要求8所述的电解含重金属的染料废水的膜电极的制备方法，其特征在于，所述钛电极表面PAN/MWCNTs-COOH/PPy复合纳米纤维膜的附着量为1.2～1.8mg/cm2。
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Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN104672445A (zh) * 2015-01-28 2015-06-03 浙江理工大学 一种多壁碳纳米管/聚苯胺纳米复合材料制备方法
KR20160062617A (ko) * 2014-11-25 2016-06-02 울산과학기술원 삼차원구조 집전체, 이의 제조 방법, 이를 포함하는 전극, 상기 전극의 제조방법, 및 상기 집전체를 포함하는 전기 화학 소자
CN107814433A (zh) * 2017-11-01 2018-03-20 陕西科技大学 重金属废水电解处理用聚合物膜修饰电极及其制备方法

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20160062617A (ko) * 2014-11-25 2016-06-02 울산과학기술원 삼차원구조 집전체, 이의 제조 방법, 이를 포함하는 전극, 상기 전극의 제조방법, 및 상기 집전체를 포함하는 전기 화학 소자
CN104672445A (zh) * 2015-01-28 2015-06-03 浙江理工大学 一种多壁碳纳米管/聚苯胺纳米复合材料制备方法
CN107814433A (zh) * 2017-11-01 2018-03-20 陕西科技大学 重金属废水电解处理用聚合物膜修饰电极及其制备方法

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
李文光等: "聚吡咯／多壁碳纳米管复合材料的制备与性能研究", 《材料导报》 *

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