本發(fā)明涉及一種電極及其制備方法，特別是涉及一種復(fù)合電極及其制備方法，應(yīng)用于水處理裝置技術(shù)領(lǐng)域。

背景技術(shù)：

大量高濃度氨氮廢水和有機(jī)物廢水被排放到自然水體中，導(dǎo)致水質(zhì)惡化，水體發(fā)黑發(fā)臭，進(jìn)而造成居民飲水困難。因此高效處理高濃度氨氮、有機(jī)物廢水是環(huán)保工作者研究的重要課題。

目前處理氨氮廢水的方法主要分為生物法和物化法兩大類。但是生物法不適用于高濃度、難降解廢水，在低溫負(fù)荷下停留時(shí)間較長(zhǎng)，處理效率低。物化法中的空氣吹脫法在處理過程中需要大量的堿，會(huì)造成大氣污染。離子交換法中的再生廢液的處理也是比較困難的。電化學(xué)氧化法被稱為“環(huán)境友好”技術(shù)，它具有能量效率高，反應(yīng)溫和，在常溫常壓下就可以進(jìn)行等優(yōu)點(diǎn)，而且無需另外添加氧化還原劑，避免二次污染。

目前研究較多的均為單一涂層電極，電極選擇性差，雖然可以達(dá)到同時(shí)降解有機(jī)物和氨氮的目的，但去除率低。如申請(qǐng)?zhí)枮?01210244491.5的專利和文獻(xiàn)《電氧化同步去除廢水中COD和氨氮的工業(yè)應(yīng)用》(中國(guó)給水排水，2016(8):99-102.)均采用鈦基二氧化鉛電極作為陽(yáng)極，在電解60min后，氨氮的去除率在80％左右，并不能完全去除，而有機(jī)物的去除率則更低。目前制備電極的工藝均為烘箱烘干，再進(jìn)行馬弗爐煅燒，這種工藝操作麻煩、效率低、能耗高。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

為了解決現(xiàn)有技術(shù)問題，本發(fā)明的目的在于克服已有技術(shù)存在的不足，提供一種去除水中氨氮和有機(jī)物的復(fù)合電極及其制備方法，本發(fā)明電極一面能高效去除水中的氨氮，另一面能高效去除水中的有機(jī)物，由于采用廉價(jià)金屬制備，并使用烘槍進(jìn)行烘干和煅燒制備能去除水中氨氮和有機(jī)物的功能集成的復(fù)合電極，本發(fā)明電極制備成本較低，工藝操作簡(jiǎn)單，制備效率高，能耗低。

為達(dá)到上述發(fā)明創(chuàng)造目的，本發(fā)明采用下述技術(shù)方案：

一種具有雙面異質(zhì)外層的復(fù)合電極，包括電極基板，在電極基板的兩面分別設(shè)置中間層，在電極基板兩面的中間層上再分別結(jié)合功能外層，中間層將電極基板和功能外層牢固結(jié)合在一起，功能外層包括去除氨氮的活性層和去除有機(jī)物的活性層，分別設(shè)置在電極基板兩面的不同中間層上，形成兩面具有不同功能外層的復(fù)合電極。

上述中間層、去除氨氮的活性層和去除有機(jī)物的活性層皆優(yōu)選采用Sn和Sb為主要元素成分的合金材料制成。

優(yōu)選采用摻雜Ni、Mn的Sn-Sb合金材料制成中間層，優(yōu)選中間層材料的合金組分元素摩爾比為Sn:Sb:Ni:Mn＝100:(5～10):(1～5):(1～5)。

優(yōu)選采用摻雜Fe、Co的Sn-Sb合金材料制成去除氨氮的活性層，優(yōu)選去除氨氮的活性層材料的合金組分元素摩爾比為Sn:Sb:Fe:Co＝100:(5～10):(1～5):(1～5)。

優(yōu)選采用摻雜Cu、Ce的Sn-Sb合金材料制成有機(jī)物的活性層，優(yōu)選有機(jī)物的活性層材料的合金組分元素摩爾比為Sn:Sb:Cu:Ce＝100:(5～10):(1～5):(1～5)。

上述電極基板優(yōu)選采用鈦基板。

一種去除水中氨氮和有機(jī)物的電極的制備方法，包括如下步驟：

a.中間層溶液的制備：

按照金屬摩爾比為Sn:Sb:Ni:Mn＝100:(5～10):(1～5):(1～5)的比例，分別稱取一定質(zhì)量的錫鹽、銻鹽、鎳鹽和錳鹽，然后溶于醇溶液中，并加鹽酸至鹽全部溶解，制得摻雜錳鹽和鎳鹽的錫銻溶液，作為中間層溶液備用；優(yōu)選溶解各鹽的醇溶液由乙醇、異丙醇和正丁醇按體積比為1:1:1配制而成；錫鹽、銻鹽、鎳鹽和錳鹽分別對(duì)應(yīng)優(yōu)選采用四氯化錫、三氯化銻、硝酸鎳和硝酸錳；

b.去除氨氮的活性層溶液的制備：

按照金屬摩爾比為Sn:Sb:Fe:Co＝100:(5～10):(1～5):(1～5)的比例，分別稱取一定質(zhì)量的錫鹽、銻鹽、鐵鹽和鈷鹽，然后溶于醇溶液中，并加鹽酸至鹽全部溶解，制得摻雜鐵鹽和鈷鹽的錫銻溶液，作為去除氨氮的活性層溶液備用；優(yōu)選溶解各鹽的醇溶液由乙醇、異丙醇和正丁醇按體積比為1:1:1配制而成；錫鹽、銻鹽、鐵鹽和鈷鹽分別對(duì)應(yīng)優(yōu)選采用四氯化錫、三氯化銻、硝酸鐵和硝酸鈷；

c.去除有機(jī)物的活性層溶液的制備：

按照金屬摩爾比為Sn:Sb:Cu:Ce＝100:(5～10):(1～5):(1～5)的比例，分別稱取一定質(zhì)量的錫鹽、銻鹽、銅鹽和鈰鹽，然后溶于醇溶液中，并加鹽酸至鹽全部溶解，制得摻雜銅鹽和鈰鹽的錫銻溶液，作為去除有機(jī)物的活性層溶液備用；優(yōu)選溶解各鹽的醇溶液由乙醇、異丙醇和正丁醇按體積比為1:1:1配制而成；錫鹽、銻鹽、銅鹽和鈰鹽分別對(duì)應(yīng)優(yōu)選采用四氯化錫、三氯化銻、硝酸銅和硝酸鈰；

d.中間層的制備：

采用潔凈的基板，在電極基板兩側(cè)表面分別涂覆一層在步驟a中制備的摻雜錳鹽和鎳鹽的錫銻溶液，形成中間層液膜，然后對(duì)中間層液膜進(jìn)行烘干，烘干溫度為80～150℃，按本步驟的以上步驟重復(fù)涂覆中間層液膜和烘干過程累計(jì)1～10次，再將固化溫度調(diào)至200～400℃，對(duì)中間層液膜固化的電極器件進(jìn)行5～20秒煅燒，從而在電極基板兩側(cè)表面上牢固結(jié)合中間層，形成具有中間層-電極基板-中間層復(fù)合結(jié)構(gòu)的預(yù)制前一階段復(fù)合電極器件；優(yōu)選采用烘槍對(duì)電極進(jìn)行烘干和煅燒，使中間層液膜進(jìn)行固化；

e.去除氨氮的活性層的制備：

在完成步驟d中間層的制備過程之后，在步驟d中制備的預(yù)制前一階段復(fù)合電極器件的正面中間層表面上涂覆一層在步驟b中制備的摻雜鐵鹽和鈷鹽的錫銻溶液，形成去除氨氮的活性層液膜，然后對(duì)去除氨氮的活性層液膜進(jìn)行烘干，烘干溫度為80～150℃，按本步驟的以上步驟重復(fù)涂覆去除氨氮的活性層液膜和烘干過程累計(jì)1～10次，再將固化溫度調(diào)至500～600℃，對(duì)去除氨氮的活性層液膜固化的電極器件進(jìn)行30～60秒煅燒，從而在其中一側(cè)中間層的表面上制得去除氨氮的活性層，形成具有去除氨氮的活性層-中間層-電極基板-中間層復(fù)合結(jié)構(gòu)的預(yù)制后續(xù)階段復(fù)合電極器件；優(yōu)選采用烘槍對(duì)電極進(jìn)行烘干和煅燒，使去除氨氮的活性層液膜進(jìn)行固化；

f.去除有機(jī)物的活性層的制備：

在完成步驟d中間層的制備過程之后，在步驟d中制備的預(yù)制前一階段復(fù)合電極器件的背面中間層表面上涂覆一層在步驟c中制備的摻雜銅鹽和鈰鹽的錫銻溶液，形成去除有機(jī)物的活性層液膜，然后對(duì)去除有機(jī)物的活性層液膜進(jìn)行烘干，烘干溫度為80～150℃，按本步驟的以上步驟重復(fù)涂覆去除有機(jī)物的活性層液膜和烘干過程累計(jì)1～10次，再將固化溫度調(diào)至500～600℃，對(duì)去除有機(jī)物的活性層液膜固化的電極進(jìn)行30～60秒煅燒，從而在其中另一側(cè)中間層的表面上制得去除有機(jī)物的活性層，最終形成具有去除氨氮的活性層-中間層-電極基板-中間層-去除有機(jī)物的活性層復(fù)合結(jié)構(gòu)的雙面異質(zhì)功能層的復(fù)合電極；或者形成具有去除有機(jī)物的活性層-中間層-電極基板-中間層復(fù)合結(jié)構(gòu)的預(yù)制后續(xù)階段復(fù)合電極器件，然后再經(jīng)過步驟e進(jìn)行去除氨氮的活性層的制備，最終形成具有去除有機(jī)物的活性層-中間層-電極基板-中間層-去除氨氮的活性層復(fù)合結(jié)構(gòu)的雙面異質(zhì)功能層的復(fù)合電極。優(yōu)選采用烘槍對(duì)電極進(jìn)行烘干和煅燒，使去除有機(jī)物的活性層液膜進(jìn)行固化。

本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比較，具有如下顯而易見的突出實(shí)質(zhì)性特點(diǎn)和顯著優(yōu)點(diǎn)：

1.相比于傳統(tǒng)單一涂層電極，本發(fā)明在電極基板兩面分別制備去除氨氮的活性層和去除有機(jī)物的活性層，從而在電氧化過程中一塊電極的兩個(gè)表面起到不同的降解作用，從而達(dá)到同時(shí)高效地去除水中的氨氮和有機(jī)物的目的；

2.本發(fā)明采用烘槍進(jìn)行烘干和煅燒，相比于烘箱和馬弗爐，烘槍操作起來更加靈活，升溫更快，可有效降低能耗和制備成本；

3.本發(fā)明所采用的摻雜金屬材料均十分廉價(jià)，因此制備成本低，而且制備過程簡(jiǎn)單方便，適合大規(guī)模工業(yè)生產(chǎn)，便于廣泛運(yùn)用。

附圖說明

圖1為本發(fā)明實(shí)施例一具有雙面異質(zhì)外層的復(fù)合電極的結(jié)構(gòu)示意圖。

圖2為本發(fā)明實(shí)施例一具有雙面異質(zhì)外層的復(fù)合電極在酸性介質(zhì)、中性介質(zhì)和飽和氯化鈉溶液中的線性伏安曲線圖。

圖3為本發(fā)明實(shí)施例一具有雙面異質(zhì)外層的復(fù)合電極對(duì)廢水中氨氮和COD的去除效果曲線圖。

具體實(shí)施方式

本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例詳述如下：

實(shí)施例一：

在本實(shí)施例中，參見圖1，一種具有雙面異質(zhì)外層的復(fù)合電極，包括電極基板1，電極基板1采用鈦基板，在電極基板1的兩面分別設(shè)置中間層2，在電極基板1兩面的中間層2上再分別結(jié)合功能外層，中間層2將電極基板1和功能外層牢固結(jié)合在一起，功能外層包括去除氨氮的活性層3和去除有機(jī)物的活性層4，分別設(shè)置在電極基板1兩面的不同中間層2上，形成兩面具有不同功能外層的復(fù)合電極。

在本實(shí)施例中，參見圖1，中間層2、去除氨氮的活性層3和去除有機(jī)物的活性層4皆采用Sn和Sb為主要元素成分的合金材料制成。采用摻雜Ni、Mn的Sn-Sb合金材料制成中間層2；采用摻雜Fe、Co的Sn-Sb合金材料制成去除氨氮的活性層3；采用摻雜Cu、Ce的Sn-Sb合金材料制成有機(jī)物的活性層4。

在本實(shí)施例中，參見圖1，一種能去除水中氨氮和有機(jī)物的本實(shí)施例具有雙面異質(zhì)外層的復(fù)合電極的制備方法，包括如下步驟：

a.中間層溶液的制備：

分別稱取20g SnCl₄·5H₂O、1.3g SbCl₃、0.1659g Ni(NO₃)₂·5H₂O和0.441g Mn(NO₃)₂，然后一并溶于由乙醇、異丙醇和正丁醇各30mL配制的醇溶液中，并加鹽酸至鹽全部溶解，制得摻雜錳鹽和鎳鹽的錫銻溶液，作為中間層溶液備用；

b.去除氨氮的活性層溶液的制備：

分別稱取20g SnCl₄·5H₂O、1.3g SbCl₃、0.3389g Co(NO₃)₂·6H₂O和0.4609g Fe(NO₃)₃·9H₂O，然后一并溶于由乙醇、異丙醇和正丁醇各30mL配制的醇溶液中，并加鹽酸至鹽全部溶解，制得摻雜鐵鹽和鈷鹽的錫銻溶液，作為去除氨氮的活性層溶液備用；

c.去除有機(jī)物的活性層溶液的制備：

分別稱取20g SnCl₄·5H₂O、1.3g SbCl₃、0.276g Cu(NO₃)₂·3H₂O和0.625g Ce(NO₃)₃·6H₂O，然后一并溶于由乙醇、異丙醇和正丁醇各30mL配制的醇溶液中，并加鹽酸至鹽全部溶解，制得摻雜銅鹽和鈰鹽的錫銻溶液，作為去除有機(jī)物的活性層溶液備用；

d.中間層的制備：

采用潔凈的鈦基板，在鈦電極基板兩側(cè)表面分別涂覆一層在步驟a中制備的摻雜錳鹽和鎳鹽的錫銻溶液，形成中間層液膜，然后用烘槍對(duì)中間層液膜進(jìn)行烘干，烘干溫度為100℃，按本步驟的以上步驟重復(fù)涂覆中間層液膜和烘干過程累計(jì)6次，再將烘槍固化溫度調(diào)至300℃，用烘槍對(duì)中間層液膜固化的電極器件進(jìn)行15秒煅燒，從而在電極基板兩側(cè)表面上牢固結(jié)合中間層，形成具有中間層-電極基板-中間層復(fù)合結(jié)構(gòu)的預(yù)制前一階段復(fù)合電極器件；

e.去除氨氮的活性層的制備：

在完成步驟d中間層的制備過程之后，在步驟d中制備的預(yù)制前一階段復(fù)合電極器件的正面中間層表面上涂覆一層在步驟b中制備的摻雜鐵鹽和鈷鹽的錫銻溶液，形成去除氨氮的活性層液膜，然后用烘槍對(duì)去除氨氮的活性層液膜進(jìn)行烘干，烘干溫度為100℃，按本步驟的以上步驟重復(fù)涂覆去除氨氮的活性層液膜和烘干過程累計(jì)6次，再將烘槍固化溫度調(diào)至600℃，用烘槍對(duì)去除氨氮的活性層液膜固化的電極器件進(jìn)行60秒煅燒，從而在其中一側(cè)中間層的表面上制得去除氨氮的活性層，形成具有去除氨氮的活性層-中間層-電極基板-中間層復(fù)合結(jié)構(gòu)的預(yù)制后續(xù)階段復(fù)合電極器件；

f.去除有機(jī)物的活性層的制備：

在完成步驟e去除氨氮的活性層的制備過程之后，在步驟d中制備的預(yù)制前一階段復(fù)合電極器件的背面中間層表面上涂覆一層在步驟c中制備的摻雜銅鹽和鈰鹽的錫銻溶液，形成去除有機(jī)物的活性層液膜，然后用烘槍對(duì)去除有機(jī)物的活性層液膜進(jìn)行烘干，烘干溫度為100℃，按本步驟的以上步驟重復(fù)涂覆去除有機(jī)物的活性層液膜和烘干過程累計(jì)6次，再將烘槍固化溫度調(diào)至600℃，用烘槍對(duì)去除有機(jī)物的活性層液膜固化的電極進(jìn)行60秒煅燒，從而在其中另一側(cè)中間層的表面上制得去除有機(jī)物的活性層，最終形成具有去除氨氮的活性層-中間層-電極基板-中間層-去除有機(jī)物的活性層復(fù)合結(jié)構(gòu)的雙面異質(zhì)功能層的復(fù)合電極。

實(shí)驗(yàn)測(cè)試分析：

采用實(shí)施例一方法制備好一批復(fù)合電極。使用上海辰華儀器有限公司生產(chǎn)的CHI660電化學(xué)工作站，測(cè)定電極的析氧極化曲線和析氯極化曲線。以實(shí)施例一方法制備的復(fù)合電極為陽(yáng)極，極板尺寸為50mm×120mm×1mm。以不銹鋼為陰極放入電解裝置中，電流密度為15mA/cm²，極板間距為1cm，電解槽內(nèi)廢水體積為400mL。廢水中的有機(jī)物以COD表征，其中初始氨氮濃度為100mg/L，初始COD為200mg/L，初始氯離子濃度為500mg/L，初始pH為8，電解時(shí)間為60min。采用納氏試劑分光光度法測(cè)定廢水中氨氮濃度，采用快速消解法測(cè)定廢水中的COD。電化學(xué)氧化處理40min后，氨氮的去除率達(dá)96％，COD的去除率達(dá)78％。此時(shí)氨氮濃度小于5mg/L，COD濃度小于50mg/L，能達(dá)到《城鎮(zhèn)污水處理廠污染物排放標(biāo)準(zhǔn)(GB18918-2002)》中規(guī)定的一級(jí)A標(biāo)準(zhǔn)。50min后，水中氨氮被全部降解。60分鐘后，COD的去除率為90％。參見圖3。采用實(shí)施例一的制備方法所制備的復(fù)合電極能夠同時(shí)高效地降解水中的氨氮和有機(jī)物。

圖2為實(shí)施例一制備的復(fù)合電極在酸性介質(zhì)、中性介質(zhì)和飽和氯化鈉溶液中的線性伏安曲線。從圖2可以看出，電極的析氧電位很高，在0.5mol/L的H₂SO₄中為1.81E/V vs.SCE，在0.5mol/L的Na₂SO₄中為1.72E/V vs.SCE。從圖2還可以看出，電極的析氯電位較低，在飽和氯化鈉溶液中為1.47E/V vs.SCE。因此氧氣很難在該電極上析出，電極表面更容易生成游離氯。

采用實(shí)施例一制備的復(fù)合涂層電極具有去除氨氮的活性層和去除有機(jī)物的活性層，能同時(shí)高效地降解水中的氨氮和有機(jī)物，并且電極的導(dǎo)電性好、使用壽命長(zhǎng)、槽電壓低，可有效降低能耗和使用成本。實(shí)施例一制備方法中所摻雜的金屬均為十分常見，制備成本更低，并且制備簡(jiǎn)單。在實(shí)施例一中采用烘槍進(jìn)行烘干和煅燒，相比于烘箱和馬弗爐，烘槍操作起來更加靈活，升溫快，能有效降低能源消耗。在實(shí)施例一的電極制備工藝中，電極的其中一面用于去除氨氮，另一面用于去除有機(jī)物，每一面均由增加涂層和鈦板結(jié)合力的中間層和去除氨氮或有機(jī)物的活性層構(gòu)成，中間層采用摻雜錳鹽和鎳鹽的錫銻溶液制備，去除氨氮的活性層采用摻雜鐵鹽和鈷鹽的錫銻溶液制備，去除有機(jī)物的活性層采用摻雜銅鹽和鈰鹽的錫銻溶液制備。實(shí)施例一采用的涂覆在鈦板上的溶液用烘槍烘干，重復(fù)烘干數(shù)次后，再用烘槍高溫煅燒電極。實(shí)施例一工藝簡(jiǎn)單、制備速度快、節(jié)省能耗，所制備的電極能同時(shí)去除水中的氨氮和有機(jī)物，并且具有去除率高，能耗低等優(yōu)點(diǎn)。實(shí)施例一的與外部的去除氨氮或有機(jī)物的活性層皆為Sn-Sb合金材料，只是摻雜元素不同，使層間界面結(jié)合牢固度更高。

實(shí)施例二：

本實(shí)施例與實(shí)施例一基本相同，特別之處在于：

在本實(shí)施例中，一種能去除水中氨氮和有機(jī)物的具有雙面異質(zhì)外層的復(fù)合電極的制備方法，包括如下步驟：

a.中間層溶液的制備：

分別稱取0.56mol SnCl₄·5H₂O、0.028mol SbCl₃、0.0056mol Ni(NO₃)₂·5H₂O和0.0056mol Mn(NO₃)₂，然后一并溶于由乙醇、異丙醇和正丁醇各30mL配制的醇溶液中，并加鹽酸至鹽全部溶解，制得摻雜錳鹽和鎳鹽的錫銻溶液，作為中間層溶液備用；

b.去除氨氮的活性層溶液的制備：

分別稱取0.56mol SnCl₄·5H₂O、0.028mol SbCl₃、0.0056mol Co(NO₃)₂·6H₂O和0.0056mol Fe(NO₃)₃·9H₂O，然后一并溶于由乙醇、異丙醇和正丁醇各30mL配制的醇溶液中，并加鹽酸至鹽全部溶解，制得摻雜鐵鹽和鈷鹽的錫銻溶液，作為去除氨氮的活性層溶液備用；

c.去除有機(jī)物的活性層溶液的制備：

分別稱取0.56mol SnCl₄·5H₂O、0.028mol SbCl₃、0.0056mol Cu(NO₃)₂·3H₂O和0.0056mol Ce(NO₃)₃·6H₂O，然后一并溶于由乙醇、異丙醇和正丁醇各30mL配制的醇溶液中，并加鹽酸至鹽全部溶解，制得摻雜銅鹽和鈰鹽的錫銻溶液，作為去除有機(jī)物的活性層溶液備用；

d.中間層的制備：

采用潔凈的鈦基板，在鈦電極基板兩側(cè)表面分別涂覆一層在步驟a中制備的摻雜錳鹽和鎳鹽的錫銻溶液，形成中間層液膜，然后用烘槍對(duì)中間層液膜進(jìn)行烘干，烘干溫度為150℃，按本步驟的以上步驟重復(fù)涂覆中間層液膜和烘干過程1次，再將烘槍固化溫度調(diào)至400℃，用烘槍對(duì)中間層液膜固化的電極器件進(jìn)行5秒煅燒，從而在電極基板兩側(cè)表面上牢固結(jié)合中間層，形成具有中間層-電極基板-中間層復(fù)合結(jié)構(gòu)的預(yù)制前一階段復(fù)合電極器件；

e.去除氨氮的活性層的制備：

在完成步驟d中間層的制備過程之后，在步驟d中制備的預(yù)制前一階段復(fù)合電極器件的正面中間層表面上涂覆一層在步驟b中制備的摻雜鐵鹽和鈷鹽的錫銻溶液，形成去除氨氮的活性層液膜，然后用烘槍對(duì)去除氨氮的活性層液膜進(jìn)行烘干，烘干溫度為150℃，按本步驟的以上步驟重復(fù)涂覆去除氨氮的活性層液膜和烘干過程1次，再將烘槍固化溫度調(diào)至500℃，用烘槍對(duì)去除氨氮的活性層液膜固化的電極器件進(jìn)行30秒煅燒，從而在其中一側(cè)中間層的表面上制得去除氨氮的活性層，形成具有去除氨氮的活性層-中間層-電極基板-中間層復(fù)合結(jié)構(gòu)的預(yù)制后續(xù)階段復(fù)合電極器件；

f.去除有機(jī)物的活性層的制備：

在完成步驟e去除氨氮的活性層的制備過程之后，在步驟d中制備的預(yù)制前一階段復(fù)合電極器件的背面中間層表面上涂覆一層在步驟c中制備的摻雜銅鹽和鈰鹽的錫銻溶液，形成去除有機(jī)物的活性層液膜，然后用烘槍對(duì)去除有機(jī)物的活性層液膜進(jìn)行烘干，烘干溫度為150℃，按本步驟的以上步驟重復(fù)涂覆去除有機(jī)物的活性層液膜和烘干過程1次，再將烘槍固化溫度調(diào)至500℃，用烘槍對(duì)去除有機(jī)物的活性層液膜固化的電極進(jìn)行30秒煅燒，從而在其中另一側(cè)中間層的表面上制得去除有機(jī)物的活性層，最終形成具有去除氨氮的活性層-中間層-電極基板-中間層-去除有機(jī)物的活性層復(fù)合結(jié)構(gòu)的雙面異質(zhì)功能層的復(fù)合電極。

在本實(shí)施例的電極制備工藝中，電極的其中一面用于去除氨氮，另一面用于去除有機(jī)物，每一面均由增加涂層和鈦板結(jié)合力的中間層和去除氨氮或有機(jī)物的活性層構(gòu)成，中間層采用摻雜錳鹽和鎳鹽的錫銻溶液制備，去除氨氮的活性層采用摻雜鐵鹽和鈷鹽的錫銻溶液制備，去除有機(jī)物的活性層采用摻雜銅鹽和鈰鹽的錫銻溶液制備。本實(shí)施例采用的涂覆在鈦板上的溶液用烘槍烘干，重復(fù)烘干數(shù)次后，再用烘槍高溫煅燒電極。本實(shí)施例工藝簡(jiǎn)單、制備速度快、節(jié)省能耗，所制備的電極能同時(shí)去除水中的氨氮和有機(jī)物，并且具有去除率高，能耗低等優(yōu)點(diǎn)。

實(shí)驗(yàn)測(cè)試分析：

采用實(shí)施例二方法制備好一批復(fù)合電極。使用上海辰華儀器有限公司生產(chǎn)的CHI660電化學(xué)工作站，測(cè)定電極的析氧極化曲線和析氯極化曲線。以實(shí)施例二方法制備的復(fù)合電極為陽(yáng)極，極板尺寸為50mm×120mm×1mm。以不銹鋼為陰極放入電解裝置中，電流密度為15mA/cm²，極板間距為1cm，電解槽內(nèi)廢水體積為400mL。廢水中的有機(jī)物以COD表征，其中初始氨氮濃度為100mg/L，初始COD為200mg/L，初始氯離子濃度為500mg/L，初始pH為8，電解時(shí)間為60min。采用納氏試劑分光光度法測(cè)定廢水中氨氮濃度，采用快速消解法測(cè)定廢水中的COD。電化學(xué)氧化處理40min后，氨氮的去除率達(dá)98％，COD的去除率達(dá)76％。此時(shí)氨氮濃度小于5mg/L，COD濃度小于50mg/L，能達(dá)到《城鎮(zhèn)污水處理廠污染物排放標(biāo)準(zhǔn)(GB18918-2002)》中規(guī)定的一級(jí)A標(biāo)準(zhǔn)。50min后，水中氨氮被全部降解。60分鐘后，COD的去除率為89％。采用實(shí)施例二的制備方法所制備的復(fù)合電極能夠同時(shí)高效地降解水中的氨氮和有機(jī)物。

實(shí)施例三：

本實(shí)施例與前述實(shí)施例基本相同，特別之處在于：

在本實(shí)施例中，一種能去除水中氨氮和有機(jī)物的具有雙面異質(zhì)外層的復(fù)合電極的制備方法，包括如下步驟：

a.中間層溶液的制備：

分別稱取0.56mol SnCl₄·5H₂O、0.056molSbCl₃、0.028mol Ni(NO₃)₂·5H₂O和0.028molMn(NO₃)₂，然后一并溶于由乙醇、異丙醇和正丁醇各30mL配制的醇溶液中，并加鹽酸至鹽全部溶解，制得摻雜錳鹽和鎳鹽的錫銻溶液，作為中間層溶液備用；

b.去除氨氮的活性層溶液的制備：

分別稱取0.56mol SnCl₄·5H₂O、0.056mol SbCl₃、0.028mol Co(NO₃)₂·6H₂O和0.028mol Fe(NO₃)₃·9H₂O，然后一并溶于由乙醇、異丙醇和正丁醇各30mL配制的醇溶液中，并加鹽酸至鹽全部溶解，制得摻雜鐵鹽和鈷鹽的錫銻溶液，作為去除氨氮的活性層溶液備用；

c.去除有機(jī)物的活性層溶液的制備：

分別稱取0.56mol SnCl₄·5H₂O、0.056mol SbCl₃、0.028mol Cu(NO₃)₂·3H₂O和0.028mol Ce(NO₃)₃·6H₂O，然后一并溶于由乙醇、異丙醇和正丁醇各30mL配制的醇溶液中，并加鹽酸至鹽全部溶解，制得摻雜銅鹽和鈰鹽的錫銻溶液，作為去除有機(jī)物的活性層溶液備用；

d.中間層的制備：

采用潔凈的鈦基板，在鈦電極基板兩側(cè)表面分別涂覆一層在步驟a中制備的摻雜錳鹽和鎳鹽的錫銻溶液，形成中間層液膜，然后用烘槍對(duì)中間層液膜進(jìn)行烘干，烘干溫度為80℃，按本步驟的以上步驟重復(fù)涂覆中間層液膜和烘干過程10次，再將烘槍固化溫度調(diào)至200℃，用烘槍對(duì)中間層液膜固化的電極器件進(jìn)行20秒煅燒，從而在電極基板兩側(cè)表面上牢固結(jié)合中間層，形成具有中間層-電極基板-中間層復(fù)合結(jié)構(gòu)的預(yù)制前一階段復(fù)合電極器件；

e.去除氨氮的活性層的制備：

在完成步驟d中間層的制備過程之后，在步驟d中制備的預(yù)制前一階段復(fù)合電極器件的正面中間層表面上涂覆一層在步驟b中制備的摻雜鐵鹽和鈷鹽的錫銻溶液，形成去除氨氮的活性層液膜，然后用烘槍對(duì)去除氨氮的活性層液膜進(jìn)行烘干，烘干溫度為80℃，按本步驟的以上步驟重復(fù)涂覆去除氨氮的活性層液膜和烘干過程10次，再將烘槍固化溫度調(diào)至500℃，用烘槍對(duì)去除氨氮的活性層液膜固化的電極器件進(jìn)行60秒煅燒，從而在其中一側(cè)中間層的表面上制得去除氨氮的活性層，形成具有去除氨氮的活性層-中間層-電極基板-中間層復(fù)合結(jié)構(gòu)的預(yù)制后續(xù)階段復(fù)合電極器件；

f.去除有機(jī)物的活性層的制備：

在完成步驟e去除氨氮的活性層的制備過程之后，在步驟d中制備的預(yù)制前一階段復(fù)合電極器件的背面中間層表面上涂覆一層在步驟c中制備的摻雜銅鹽和鈰鹽的錫銻溶液，形成去除有機(jī)物的活性層液膜，然后用烘槍對(duì)去除有機(jī)物的活性層液膜進(jìn)行烘干，烘干溫度為80℃，按本步驟的以上步驟重復(fù)涂覆去除有機(jī)物的活性層液膜和烘干過程10次，再將烘槍固化溫度調(diào)至500℃，用烘槍對(duì)去除有機(jī)物的活性層液膜固化的電極進(jìn)行60秒煅燒，從而在其中另一側(cè)中間層的表面上制得去除有機(jī)物的活性層，最終形成具有去除氨氮的活性層-中間層-電極基板-中間層-去除有機(jī)物的活性層復(fù)合結(jié)構(gòu)的雙面異質(zhì)功能層的復(fù)合電極。

在本實(shí)施例的電極制備工藝中，電極的其中一面用于去除氨氮，另一面用于去除有機(jī)物，每一面均由增加涂層和鈦板結(jié)合力的中間層和去除氨氮或有機(jī)物的活性層構(gòu)成，中間層采用摻雜錳鹽和鎳鹽的錫銻溶液制備，去除氨氮的活性層采用摻雜鐵鹽和鈷鹽的錫銻溶液制備，去除有機(jī)物的活性層采用摻雜銅鹽和鈰鹽的錫銻溶液制備。本實(shí)施例采用的涂覆在鈦板上的溶液用烘槍烘干，重復(fù)烘干數(shù)次后，再用烘槍高溫煅燒電極。本實(shí)施例工藝簡(jiǎn)單、制備速度快、節(jié)省能耗，所制備的電極能同時(shí)去除水中的氨氮和有機(jī)物，并且具有去除率高，能耗低等優(yōu)點(diǎn)。

實(shí)驗(yàn)測(cè)試分析：

采用實(shí)施例三方法制備好一批復(fù)合電極。使用上海辰華儀器有限公司生產(chǎn)的CHI660電化學(xué)工作站，測(cè)定電極的析氧極化曲線和析氯極化曲線。以實(shí)施例三方法制備的復(fù)合電極為陽(yáng)極，極板尺寸為50mm×120mm×1mm。以不銹鋼為陰極放入電解裝置中，電流密度為15mA/cm²，極板間距為1cm，電解槽內(nèi)廢水體積為400mL。廢水中的有機(jī)物以COD表征，其中初始氨氮濃度為100mg/L，初始COD為200mg/L，初始氯離子濃度為500mg/L，初始pH為8，電解時(shí)間為60min。采用納氏試劑分光光度法測(cè)定廢水中氨氮濃度，采用快速消解法測(cè)定廢水中的COD。電化學(xué)氧化處理40min后，氨氮的去除率達(dá)97％，COD的去除率達(dá)79％。此時(shí)氨氮濃度小于5mg/L，COD濃度小于50mg/L，能達(dá)到《城鎮(zhèn)污水處理廠污染物排放標(biāo)準(zhǔn)(GB18918-2002)》中規(guī)定的一級(jí)A標(biāo)準(zhǔn)。50min后，水中氨氮被全部降解。60分鐘后，COD的去除率為82％。采用實(shí)施例三的制備方法所制備的復(fù)合電極能夠同時(shí)高效地降解水中的氨氮和有機(jī)物。

上面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明實(shí)施例進(jìn)行了說明，但本發(fā)明不限于上述實(shí)施例，還可以根據(jù)本發(fā)明的發(fā)明創(chuàng)造的目的做出多種變化，凡依據(jù)本發(fā)明技術(shù)方案的精神實(shí)質(zhì)和原理下做的改變、修飾、替代、組合或簡(jiǎn)化，均應(yīng)為等效的置換方式，只要符合本發(fā)明的發(fā)明目的，只要不背離本發(fā)明去除水中氨氮和有機(jī)物的復(fù)合電極及其制備方法的技術(shù)原理和發(fā)明構(gòu)思，都屬于本發(fā)明的保護(hù)范圍。