本發明屬于環保技術領域，涉及的是一種用于去除水中銅離子的復合改性活性炭電極及其制備方法。
背景技術：
銅是重金屬，人體過量攝入銅會引起嚴重的中毒反應，如嘔吐，驚厥甚至死亡。水體中銅含量過高，會抑制水體的自凈作用，不僅不能夠直接飲用，且用該廢水灌溉農田也會使銅在植物體內富集，從而污染糧食。另一方面，銅是重要的工業原料。從水中去除或回收銅具有利用價值。
常見的水中銅離子的去除方法有化學沉淀法、電滲析法、離子交換法。這些方法都有一定的優缺點，其中化學沉淀法操作簡便，設備投資較小，但是，該方法存在藥劑投加量大、效率不高、二次污染等問題；電滲析法操作簡單，但是，該方法設備投資和運行費用比較高；離子交換法出水水質高，但，該方法對預處理要求高，運行費用也相對較高。
目前，還有一種去除水中離子的電吸附方法，其優點在于能耗低、效率高、對水質要求較低等。電吸附方法去除水中的離子的效率主要依賴于電極的吸附性能，其中活性炭具有較高的吸附性和較低的成本而被廣泛地用作為電極吸附材料。為了提高活性炭的吸附性，可以使用化學試劑法等方法對活性炭進行改性，但是，電吸附法采用單獨一種試劑對活性炭進行改性，其活性炭粉末由于其比表面積以及孔隙率比較小，因此制備得到的活性炭電極吸附容量比較低，從而導致電吸附效率不高。
技術實現要素：
本發明的目的在于提出具有更高吸附性能的用于去除水中銅離子的復合改性活性炭電極及其制備方法。
為實現上述目的，本發明采用如下技術方案：本發明的一種用于去除水中銅離子的復合改性活性炭電極，其特征在于，該電極由石墨片基質板和在基質板表面上的混合涂層組成，所述的混合涂層由活性炭、乙炔黑、聚四氟乙烯組成。
本發明的一種用于去除水中銅離子的復合改性活性炭電極的制備方法，其具體步驟包括：
(1).將活性炭用篩網篩選，篩選出顆粒為150～300目的活性炭；
(2).將步驟(1)得到的活性炭與去離子水混合后，用超聲溶解30～60min，再用孔徑30～50微米的濾紙過濾，將被濾紙截留的活性炭置于100～120℃烘箱內干燥60～120min；
(3).稱取步驟(2)得到的活性炭，移至50%～80%的硝酸溶液的燒杯中，將燒杯置于恒溫水浴鍋內，在70～90℃下超聲反應2～3h，然后用孔徑為30～50微米的濾紙過濾溶液，用去離子水反復沖洗被濾紙截留的活性炭，再用孔徑30～50微米的濾紙過濾，去掉洗脫液，再將被濾紙截留的活性炭放到100～120℃下恒溫箱中干燥8～16h，得到硝酸改性活性炭；
(4).將步驟(3)得到的硝酸改性活性炭，加入到0.005～0.02mol/l檸檬酸溶液內，在70～90℃恒溫水浴鍋內，超聲反應2～5h，用孔徑30～50微米的濾紙過濾溶液，用去離子水反復沖洗被濾紙截留的活性炭，沖洗至ph值穩定在7，再用孔徑30～50微米的濾紙過濾，去掉沖洗液，再將被濾紙截留的活性炭放到100～120℃下恒溫箱中干燥8～16h，得到分別用硝酸和檸檬酸復合改性的活性炭；
(5).稱取質量為3.2～3.5g的乙炔黑、質量為0.2～0.3g的聚四氟乙烯以及質量為0.3～0.5g上述步驟(4)制得的復合改性活性炭放入燒杯中，再加入濃度為99%的乙醇進行攪拌，攪拌均勻后，得到混合涂料，其中所述的復合改性活性炭：乙炔黑、聚四氟乙烯的三種物質之間的質量比為3.23：0.26：0.45；
(6).將上述步驟(5)制得的混合涂料均勻涂履在石墨片基質板上，然后將石墨片基質板放到100～120℃烘箱中干燥10～20h，干燥后取出的石墨板，即得到用于去除水中銅離子的復合改性活性炭電極。
本發明所具有的顯著優點：
該方法簡易、成本低，通過化學試劑對活性炭進行復合改性，得到復合改性活性炭電極，可在低電壓的條件下，對水中銅離子的電吸附效率高，經測試，活性炭電極對銅離子的電吸附效率達到72.9%。
附圖說明
圖1為本發明的一種用于去除水中銅離子的復合改性活性炭電極的示意圖，圖中，1表示混合涂層；2表示石墨片基質板。
具體實施方式
現將本發明的具體實施例詳細敘述于后。
實施例
一種用于去除水中銅離子的復合改性活性炭電極，該電極由石墨片基質板和在基質板表面上的混合涂層組成，所述的混合涂層由復合活性炭、乙炔黑、聚四氟乙烯組成，如圖1所示，所述電極的具體制備步驟為：
(1).將活性炭用200目篩網篩選出粒徑小于200目的煤質活性炭粉末；
(2).將步驟(1)得到的活性炭與去離子水混合后，用超聲溶解40min，再用孔徑40微米的濾紙過濾，將被濾紙截留的活性炭置于110℃烘箱內干燥90min；
(3).稱取50g步驟(2)得到的活性炭，加入至含有100ml的70%的硝酸溶液的燒杯中，將燒杯置于恒溫水浴鍋內75℃下超聲反應2h，然后用孔徑為40微米的濾紙過濾溶液，用去離子水反復沖洗被濾紙截留的活性炭，用2l去離子水反復搖勻，再用孔徑40微米的濾紙過濾，再將被濾紙截留的活性炭放到在110℃下恒箱中溫干燥12h，得到硝酸改性活性炭；
(4).將步驟(3)得到的活性炭，加入至0.01mol/l檸檬酸溶液內，在75℃恒溫水浴鍋內超聲反應2h，用孔徑40微米的濾紙過濾溶液，用去離子水反復沖洗被濾紙截留的活性炭，沖洗至ph值穩定在7,再用孔徑40微米的濾紙過濾，去掉沖洗液，再將被濾紙截留的活性炭放到110℃下恒溫箱中干燥12h，得到分別用硝酸和檸檬酸復合改性的活性炭；
(5).按一定的重量比稱取上述步驟(4)制得的復合改性活性炭3.23g、乙炔黑0.26g、聚四氟乙烯0.45g放入燒杯中，再加入濃度為99%的乙醇6ml進行攪拌，攪拌均勻后，，得到混合涂料；
(6).將上述步驟(5)得到的混合涂料分別均勻涂覆在兩塊大小為50mm×100mm、厚度為200μm的石墨片基質板上，然后將石墨片基質板放到120℃烘箱中干燥12h，干燥后取出的石墨片基質板，即為得到用于去除水中銅離子的復合改性活性炭電極。
將上述改性活性炭電極置于電吸附反應槽內，在ph值為7、電壓為2.0v、電極板間距為1cm的條件下，對采用去離子水配制的10mmol/l氯化銅溶液進行電吸附測試，經5min電吸附后，該復合改性活性炭電極對銅離子的電吸附效率達到72.9%。用上述同樣的測試方法分別將未經改性的活性炭電極、只用檸檬酸改性活性炭電極、只用硝酸改性活性炭電極置于電吸附反應槽內進行電吸附測試，其電吸附效率分別為：38.1%、64.3%、66.7%，由此可知，本發明的復合改性活性炭電極與未經改性的活性炭電極、只用檸檬酸改性活性炭電極、硝酸改性活性炭電極相比較，對銅離子的電吸附效率分別提高34.8%、8.6%、6.2%。