用于土壤修复的碳布支撑的聚吡咯/氧化石墨烯/氧化锌辅助电极及其制备方法

1.本发明属于土壤重金属修复领域，具体涉及一种用于土壤修复的碳布支撑的聚吡咯/氧化石墨烯/氧化锌辅助电极及其制备方法。


背景技术：

2.全球已有超过2000万公顷土地被砷、镉、铜、铅、铬、镍、汞和锌等重金属污染。造成重金属污染环境的主要原因是由于采矿、冶炼、化石燃料消耗、工业排放、废物处理和农业灌溉等活动造成。重金属污染对环境和人类的健康形成相当大的威胁，因此迫切需要开发有效的分离技术去除土壤中的重金属。
3.近年来人们致力于开发许多处理重金属污染土壤的技术，如热脱附技术、化学淋洗技术、植物修复和微生物修复技术等。cho等(cho k，kang j，kim s,et al.effect of inorganic carbonate and organic matter in thermal treatment of mercury-contaminated soil[j].environmental science and pollution research，2021，28：48184-48193)利用热脱附技术研究了汞在不同温度下的解吸行为，结果表明在500℃和700℃的条件下，在工业场地土壤对汞污染土壤的解析效率仅为86.7％和89.1％。在《农业环境学报》2020年39卷第4期1486-1493页报道了郭晓方的研究成果：以重金属污染水稻田土壤为对象，采用盆栽实验，研究混合淋洗剂(edta、glda、柠檬酸)化学淋洗污染土壤的效果，经过七次淋洗后，混淋洗剂对土壤中cd、pb、cu、和zn也有较好的去除率，分别为44.30％、28.78％、26.44％和11.49％。在《中国食品学报》2020年20卷第六期246-254页刘亚东通过高通量筛选鉴定耐受和吸附重金属pb
2+
的酵母菌，表明真菌对铅离子的耐受性与吸附性之间不存在一定的对应关系，低耐受pb
2+
的梅奇酵母对于pb
2+
的去除率高达92.56％以上，而高耐受的胶红酵母对铅的去除率仅23.14％。以上的传统修复技术容易造成二次污染、破坏土壤的微生态环境和操作程序复杂等缺点。
[0004]
电动修复技术因其可以在短周期内原位修复多种重金属而被国内外学者看好，电动修复技术主要是通过电迁移、电渗流和电泳将重金属和土壤分离，相对于其他技术来说，该技术是一种能耗和二次污染较低的绿色修复技术。


技术实现要素：

[0005]
鉴于上述和/或现有技术中存在的问题，提出了本发明。因此，本发明的目的是，克服现有技术中的不足，提供一种碳布支撑的聚吡咯/氧化石墨烯/氧化锌辅助电极的主-辅多电极多种重金属污染土壤修复方法。
[0006]
为解决上述技术问题，本发明提供了如下技术方案：一种碳布支撑的聚吡咯/氧化石墨烯/氧化锌辅助电极的主-辅多电极多种重金属污染土壤修复方法，包括，(一)制备ppy/go/zno三元复合簇状3d网络结构状材料；(二)将碳布浸泡在ppy/go/zno三元复合簇状3d网络结构状材料悬浮液中，放入反应釜反应得到辅助电极，投入到传统电动修复体系中，
通电对多种重金属污染土壤进行修复。
[0007]
(一)制备ppy/go/zno三元复合簇状3d网络结构状材料，包括，
[0008]
(1)按重量比1：1-3：1分别称重对应质量的氧化锌(zno)与氧化石墨烯(go)，首先将zno研磨均匀，然后将研磨后的zno粉末和go粉末放入150ml去离子水中搅拌1h，并超声1h使其混合分布均匀，既得go/zno悬浮液；
[0009]
其中，zno与go的质量比优选为2:1。
[0010]
(2)称取容积为1～3ml单体吡咯，将单体吡咯加入到go/zno悬浮液中在冰浴(保持在5℃以下)恒温水浴锅中搅拌均匀；
[0011]
其中，单体吡咯的容积为1ml。
[0012]
(3)将与单体吡咯摩尔比为1：1～2的fecl3·
6h2o加入到50ml去离子水中制备成fecl3水溶液，使用分液漏斗缓慢滴加至混合溶液中，冰浴下持续搅拌6～8h，使其ppy捕获go/zno；
[0013]
其中，单体吡咯与fecl3·
6h2o的摩尔比为1：1。
[0014]
(4)反应结束后取出，用丙酮洗涤溶液三次去除多余的的fecl3·
6h2o，用去离子水洗涤三次使材料保持中性；将所得物质置于60～70℃真空干燥20～24h，即得ppy/go/zno。
[0015]
(5)将ppy/go/zno加水配制成聚吡咯/氧化石墨烯/氧化锌粉末悬浮液；悬浮液浓度为20g/l。
[0016]
(6)将碳布(50mm
×
50mm
×
3mm)进行超声清洗后用10％稀硝酸对碳布进行酸化处理使其柔软，再用去离子水将碳布洗至中性。将碳布浸泡在聚吡咯/氧化石墨烯/氧化锌粉末悬浮液中，放入反应釜密封置于恒温干燥机120℃反应6h。将复合后碳布置入60℃真空干燥箱24h，即得辅助电极。
[0017]
本发明基于聚吡咯/氧化石墨烯/氧化锌辅助电极的主-辅多电极修复多种重金属污染土壤的方法，土壤修复在修复系统内进行，其中，所述修复系统包括，阳极室(a)、土壤室(s)、阴极室(c)、直流电源(p)，辅助电极。
[0018]
电动修复的电压梯度为1v/cm，电动修复的电解液为去离子水，修复时间为120h。
[0019]
电动修复过程中不直接给辅助电极通电。
[0020]
本发明有益效果：
[0021]
(1)本发明在不改变电压梯度，通过引入辅助电极可降低土壤体系内的离子迁阻力，提高了系统电流，加速重金属离子在电动修复体系中的迁移速度，使电场分布更均匀，产生了更大的电势差，在实际场地修复具有较高的可行性。
[0022]
(2)本发明辅助电极的加入对处理多种重金属污染土壤提供了新的处理技术，与传统电动修复相比，修复效率提高21％～35％。对pb、cr、cd、cu和ni的最大去除率达到57％-90％。本发明辅助电极的加入简单易操作，不需要外加试剂从而减少二次污染。
附图说明
[0023]
图1为本发明实施例1辅助电极循环伏安曲线图，其中，(a)为在10mv/s扫描速率下ppy、ppy/go和ppy/go/zno循环伏安曲线图，(b)为在5、10、20、50、100mv/s扫描速率下实施例1辅助电极循环伏安曲线图。
[0024]
图2为本发明辅助电极恒流充放电曲线图，其中，(a)为实施例1、实施例2和实施例
3，(b)为在0.5、1、2、3、5a/g电流密度下实施例1辅助电极恒流充放电曲线图。
[0025]
图3为本发明实施例1辅助电极nyquist曲线图。
[0026]
图4为本发明实施例1ppy(a)、ppy/go/zno(b)、碳布(c)和ppy/go/zno/碳布(d)的形貌与结构。
[0027]
图5为本发明实施例中主-辅多电极电动修复不同配置条件的装置示意图，其中，阳极室(a)、土壤室(s)、阴极室(c)、直流电源(p)、辅助电极ⅰ和/或辅助电极ⅱ。
[0028]
图6为本发明实施例中和对比例体系内多种重金属的分布图。
具体实施方式
[0029]
为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合说明书实施例对本发明的具体实施方式做详细的说明。
[0030]
在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本发明，但是本发明还可以采用其他不同于在此描述的其它方式来实施，本领域技术人员可以在不违背本发明内涵的情况下做类似推广，因此本发明不受下面公开的具体实施例的限制。
[0031]
本发明的单体吡咯，购自国药控股化学试剂有限公司，使用的化学药剂均为分析纯。
[0032]
实施例1
[0033]
ppy/go/zno三元复合簇状3d网络结构状材料的制备方法，包括，
[0034]
(1)称0.2g的zno和0.1g的go，首先将zno研磨均匀，然后将研磨后的zno粉末和go粉末放入150ml去离子水中搅拌1h，并超声1h使其混合分布均匀，即得go/zno悬浮液；
[0035]
(2)称取1ml单体吡咯，将单体吡咯加入到go/zno悬浮液中在冰浴(保持在5℃以下)恒温水浴锅中搅拌均匀；
[0036]
(3)将与单体吡咯摩尔比为1：1的fecl3·
6h2o加入到50ml去离子水中制备成fecl3水溶液，使用分液漏斗缓慢滴加至混合溶液中，冰浴下持续搅拌6h，使其ppy捕获go/zno；
[0037]
(4)反应结束后取出，用丙酮溶液洗涤三次去除多余的的fecl3·
6h2o，用去离子水洗涤三次使材料保持中性；将所得物质置于60℃真空干燥24h，即得ppy/go/zno。
[0038]
(5)将ppy/go/zno加水配制成20g/l聚吡咯/氧化石墨烯/氧化锌粉末悬浮液；
[0039]
(6)将碳布(50mm
×
50mm
×
3mm)进行超声清洗后用10％稀硝酸对碳布进行酸化处理使其柔软，再用去离子水将碳布洗至中性。将碳布浸泡在聚吡咯/氧化石墨烯/氧化锌粉末悬浮液中，放入反应釜密封置于恒温干燥机120℃反应6h。将复合后碳布置入60℃真空干燥箱24h，即得辅助电极。
[0040]
实施例2
[0041]
ppy/go/zno三元复合簇状3d网络结构状材料的制备方法，包括，
[0042]
(1)称0.1g的zno和0.1g的go，首先将zno研磨均匀，然后将研磨后的zno粉末和go粉末放入150ml去离子水中搅拌1h，并超声1h使其混合分布均匀，即得go/zno悬浮液；
[0043]
(2)称取1ml单体吡咯，将单体吡咯加入到go/zno悬浮液中在冰浴(保持在5℃以下)恒温水浴锅中搅拌均匀；
[0044]
(3)将与单体吡咯摩尔比为1：1的fecl3·
6h2o加入到50ml去离子水中制备成fecl3水溶液，使用分液漏斗缓慢滴加至混合溶液中，冰浴下持续搅拌6h，使其ppy捕获go/zno；
[0045]
(4)反应结束后取出，用丙酮溶液洗涤三次去除多余的的fecl3·
6h2o，用去离子水洗涤三次使材料保持中性；将所得物质置于60℃真空干燥24h，即得ppy/go/zno。
[0046]
(5)将ppy/go/zno加水配制成20g/l聚吡咯/氧化石墨烯/氧化锌粉末悬浮液；
[0047]
(6)将碳布(50mm
×
50mm
×
3mm)进行超声清洗后用10％稀硝酸对碳布进行酸化处理使其柔软，再用去离子水将碳布洗至中性。将碳布浸泡在聚吡咯/氧化石墨烯/氧化锌粉末悬浮液中，放入反应釜密封置于恒温干燥机120℃反应6h。将复合后碳布置入60℃真空干燥箱24h，即得辅助电极。
[0048]
实施例3
[0049]
ppy/go/zno三元复合簇状3d网络结构状材料的制备方法，包括，
[0050]
(1)称0.3g的zno和0.1g的go，首先将zno研磨均匀，然后将研磨后的zno粉末和go粉末放入150ml去离子水中搅拌1h，并超声1h使其混合分布均匀，即得go/zno悬浮液；
[0051]
(2)称取1ml单体吡咯，将单体吡咯加入到go/zno悬浮液中在冰浴(保持在5℃以下)恒温水浴锅中进行搅拌均匀；
[0052]
(3)将与单体吡咯摩尔比为1：1的fecl3·
6h2o加入到50ml去离子水中制备成fecl3水溶液，使用分液漏斗缓慢滴加至混合溶液中，冰浴下持续搅拌6h，使其ppy捕获go/zno；
[0053]
(4)反应结束后取出，用丙酮溶液洗涤三次去除多余的的fecl3·
6h2o，用去离子水洗涤三次使材料保持中性；将所得物质置于60℃真空干燥24h，即得ppy/go/zno。
[0054]
(5)将ppy/go/zno加水配制成20g/l聚吡咯/氧化石墨烯/氧化锌粉末悬浮液；
[0055]
(6)将碳布(50mm
×
50mm
×
3mm)进行超声清洗后用10％稀硝酸对碳布进行酸化处理使其柔软，再用去离子水将碳布洗至中性。将碳布浸泡在聚吡咯/氧化石墨烯/氧化锌粉末悬浮液中，放入反应釜密封置于恒温干燥机120℃反应6h。将复合后碳布置入60℃真空干燥箱24h，即得辅助电极。
[0056]
实施例4
[0057]
对实施例1制备出的ppy/go/zno电极材料进行电化学性能的测定：
[0058]
在三电极电池中：铂片用作对电极，饱和甘汞电极用作参比电极，ppy/go/zno作为工作电极；
[0059]
其中，cv测试在电压窗口为[-1v，1v]下以5mv/s、10mv/s、20mv、50mv/s和100mv/s扫描速度进行测试；
[0060]
eis测试以10mv的振幅在0.1-105hz的频率区间进行测试；
[0061]
gcd测试在电压窗口为[0v，1v]下以0.5a/g、1a/g、2a/g、3a/g和5a/g的电流密度进行测试。
[0062]
图1(a)的cv曲线表明ppy/go/zno相比于ppy和ppy/go具有最大的cv曲线面积，cv曲线的积分面积与材料中储存的电荷量成正比，这说明ppy/go/zno有较好的电容性能。在ppy和ppy/go的cv测试结果中，阴极和阳极扫描期间无明显氧化还原峰，ppy/go/zno的扫描期间出现一对较为对称的氧化还原峰，推测是由于ppy会使go堆叠减少，其颗粒之间存在孔隙允许电解质的阳离子和阴离子大量和轻易的扩散。通过掺杂go和zno提高其材料电化学性能，增强了其表面积还有部分原因可能是zn的可逆氧化还原反应，由于材料之间的协同作用，进一步提高了ppy/go/zno的电导率和比电容。通过对ppy/go/zno材料分别在5、10、20、50、100mv/s扫描速率进行循环伏安测试，得到cv曲线如图1(b)所示。ppy/go/zno电流峰
值随着扫描速率增加呈线性增长，cv曲线没有明显变形且对称性良好并保持相似的氧化还原峰，说明材料具有良好的离子传输能力和可逆性，反映出ppy/go/zno具有较好的电化学稳定性。
[0063]
图2gcd曲线表明，通过电化学工作站分别对实施例1、实施例2和实施例3在恒电流充放电的情况下下进一步分析电容性能，在0.1mol/l的k3[fe(cn)6]电解质溶液液，电位窗口为[0v，1v]，电流密度为2a/g进行测试。图2(a)gcd曲线的比较表明，实施例1的gcd曲线具有更大的面积和更长的放电时间，这进一步说明辅助电极在氧化锌(zno)与氧化石墨烯(go)质量比为2：1有着更高的电容值和更好的充放电性能。
[0064]
图2(b)中随着电流密度的升高，放电时间和比电容都呈下降趋势，这表明充放电是一种动力学现象，电流密度增加，电位变化迅速，电解液中的电荷在材料之间的扩散需要一定时间，未及时吸附到电极表面，导致比电容减小。但在0.5、1、2、3、5a/g的电流密度下进行测试，gcd曲线形状未发生明显变化，比电容呈线性变化，进一步证实其电化学稳定性。
[0065]
图3中其ppy、ppy/go和ppy/go/zno奈奎斯特图显示在低频率区域呈线性，在较高频率区域呈半圆形。在高频区的半圆曲线表示电极材料间的电子传输能力，半圆直径代表界面电荷转移电阻，在低频区的线性部分表示电极材料在电解液中离子的传输性能。通过eis图中可以看出ppy/go/zno电极材料相比于ppy和ppy/go在高频区的半圆直径最小，线性部分曲线斜率最大，表明ppy/go/zno电极材料具有更小的界面电荷转移电阻和更低的电解液扩散电阻，说明复合电极材料具有较高的电导率，这个结果与循环伏安和充放电结果高度一致。通过以上表明通过掺杂go和zno材料，由于之间的的协同作用，新形成的ppy/go/zno复合电极材料具有良好电化学性能，可以将其当作辅助电极用于电动修复土壤系统。
[0066]
实施例5
[0067]
对多种重金属污染土壤进行电动修复试验，包括具体以下几个步骤：
[0068]
(1)土壤染毒实验：所用土样取自四川地区砂土，经风干、研磨过20目筛。使用的土壤是从四川获得的平均粒径为20-40目的土壤，通过添加重铬酸钾、氯化铜、氯化镉、氯化镍、硝酸铅配制的cr、cu、cd、ni、pb混合污染溶液，使土壤的cr、cu、cd、ni、pb污染物分别达到1000mg/kg、1000mg/kg、1000mg/kg、1000mg/kg、1500mg/kg。将污染后土壤自然风干老化60天后，前期保持每天的搅拌，制备成受铬污染的土壤。
[0069]
(2)主-辅多电极电动修复工序：在亚格力玻璃板制成的修复系统内进行重金属电动修复，如图5所示，所述修复系统包括，阳极室(a)、土壤室(s)、阴极室(c)、直流电源(p)，辅助电极ⅰ(实施例1的ppy/go/zno/碳布辅助电极)放置在阳极室和土壤室临界处，记为ek2。
[0070]
(3)将多种重金属污染土壤作为目标修复土壤放置于土壤室(s)内，修复时间定为120h，电压梯度选择1v/cm(实验装置中土壤修复室选择20cm的长度，即通电电压为20v)，电解液选择去离子水。
[0071]
保持上述步骤条件不变，设置传统电动修复，即只有主电极室配置了石墨板主电极，记为ek1。
[0072]
(4)待电解液润湿土壤后，打开电源并进行为时120h的电动修复实验，期间万用表串联用来测量系统电流，并联用来测量不同区域距阳极主电极之间的电势差(整个修复装置进行等分)，修复实验时间截止后，关闭电源，在实验结束时从土壤室的五个部分(从阳极
到阴极等距离分为s1-s5)进行取样，将s1-s5五个部分的土壤取样并进行干燥，采用盐酸-硝酸-氢酸-高氯酸全分解的方法消解，然后用火焰原子吸收分光光度计测定七个不同区域cr、cu、cd、ni、pb的浓度。
[0073]
(5)污染土壤经过修复后，传统电动修复与主-辅多电极电动修复关于系统电流，电势差，重金属cr、cu、cd、ni和pb最大去除率如表1、2、3所示。
[0074]
表1系统电流随时间变化(ma)
[0075][0076]
表2系统不同区域(距主阳极距离(cm))电势差对比(v)
[0077][0078]
表3重金属cr、cu、cd、ni和pb最大去除率(％)
[0079] crcucdnipbek176.1160.4871.6545.7346.41ek277.4365.7879.0156.0252.17
[0080]
实施例6
[0081]
对多种重金属污染土壤进行电动修复试验，包括具体以下几个步骤：
[0082]
(1)土壤染毒实验：同实施例5。
[0083]
(2)主-辅多电极电动修复工序：在亚格力玻璃板制成的修复系统内进行重金属电动修复，如图3所示，所述修复系统包括，阳极室(a)、土壤室(s)、阴极室(c)、直流电源(p)，辅助电极ⅱ(实施例1的ppy/go/zno/碳布辅助电极)放置在阴极室和土壤室临界处。
[0084]
(3)将多种重金属污染土壤作为目标修复土壤放置于土壤室(s)内，修复时间定为120h，电压梯度选择1v/cm(实验装置中土壤修复室选择20cm的长度，即通电电压为20v)，电解液选择去离子水。
[0085]
保持上述步骤条件不变，设置传统电动修复，即只有主电极室配置了石墨板主电极，记为ek1。
[0086]
(4)待电解液润湿土壤后，打开电源并进行为时120h的电动修复实验，期间万用表串联用来测量系统电流，并联用来测量不同区域距阳极主电极之间的电势差(整个修复装置进行等分)，修复实验时间截止后，关闭电源，在实验结束时从土壤室的五个部分(从阳极到阴极等距离分为s1-s5)进行取样，将s1-s5五个部分的土壤取样并进行干燥，采用盐酸-硝酸-氢酸-高氯酸全分解的方法消解，然后用火焰原子吸收分光光度计测定七个不同区域cr、cu、cd、ni、pb的浓度。
[0087]
(5)污染土壤经过修复后，传统电动修复与主-辅多电极电动修复关于系统电流，电势差，重金属cr、cu、cd、ni和pb最大去除率如表1、2、3所示。
[0088]
表1系统电流随时间变化(ma)
[0089][0090]
表2系统不同区域(距主阳极距离(cm))电势差对比(v)、
[0091][0092]
表3重金属cr、cu、cd、ni和pb最大去除率(％)
[0093] crcucdnipbek176.1160.4871.6545.7346.41ek374.0362.7975.6047.5450.61
[0094]
实施例7
[0095]
对多种重金属污染土壤进行电动修复试验，包括具体以下几个步骤：
[0096]
(6)土壤染毒实验：同实施例5。
[0097]
(7)主-辅多电极电动修复工序：在亚格力玻璃板制成的修复系统内进行重金属电动修复，如图3所示，所述修复系统包括，阳极室(a)、土壤室(s)、阴极室(c)、直流电源(p)，辅助电极ⅰ(实施例1的ppy/go/zno/碳布辅助电极)放置在阳极室和土壤室临界处，辅助电极ⅱ(实施例1的ppy/go/zno/碳布辅助电极)放置在阴极室和土壤室临界处。
[0098]
(8)将多种重金属污染土壤作为目标修复土壤放置于土壤室(s)内，修复时间定为120h，电压梯度选择1v/cm(实验装置中土壤修复室选择20cm的长度，即通电电压为20v)，电解液选择去离子水。
[0099]
保持上述步骤条件不变，设置传统电动修复，即只有主电极室配置了石墨板主电极，记为ek1。
[0100]
(9)待电解液润湿土壤后，打开电源并进行为时120h的电动修复实验，期间万用表串联用来测量系统电流，并联用来测量不同区域距阳极主电极之间的电势差(整个修复装置进行等分)，修复实验时间截止后，关闭电源，在实验结束时从土壤室的五个部分(从阳极到阴极等距离分为s1-s5)进行取样，将s1-s5五个部分的土壤取样并进行干燥，采用盐酸-硝酸-氢酸-高氯酸全分解的方法消解，然后用火焰原子吸收分光光度计测定七个不同区域cr、cu、cd、ni、pb的浓度。
[0101]
(10)污染土壤经过修复后，传统电动修复与主-辅多电极电动修复关于系统电流，电势差，重金属cr、cu、cd、ni和pb最大去除率如表1、2、3所示。
[0102]
表1系统电流随时间变化(ma)
[0103][0104]
表2系统不同区域(距主阳极距离(cm))电势差对比(v)
[0105][0106]
表3，重金属cr、cu、cd、ni和pb最大去除率(％)
[0107] crcucdnipbek176.1160.4871.6545.7346.41ek484.1373.5981.7464.5757.57
[0108]
上述各实例表明了本技术采用的主-辅多电极电动修复体系能够获得较好的效果。
[0109]
本发明提供一种碳布支撑的聚吡咯/氧化石墨烯/氧化锌辅助电极的主-辅多电极多种重金属污染土壤修复方法，其包括辅助电极的制备以及主-辅多电极体系的电动修复的主体实验。需要先制备出性能良好的辅助电极材料，能够在电动修复试验中配合主电极提升系统的电迁移能力，优化电场的分布，使得cr、cu、cd、ni和pb能够以更高的迁移效率迁移至电极室从而达到去除。将制备出的辅助电极与主电极同时应用在电动修复的主体试验中，主电极连接电源，辅助电极不直接通电，以此来减少能耗。
[0110]
本发明针对传统电动修对于cr、cu、cd、ni和pb污染土壤修复效率低，制备了能提高电动修复系统电迁移能力，将其用于电动修复cr、cu、cd、ni和pb污染土壤的研究中，在不改变电压梯度，从实施例5、6和7来说，ek4的电流最高，电势差最大，电场更均匀，以至于重金属的迁移速度增加，从而有更好的去除率。在不改变电场强度的情况下添加辅助电极提高了系统电流，从而提高了电迁移效率，在不改变电压梯度，不改变电场类型的情况下添加辅助电极优化了电场分布。通过制备ppy/go/zno辅助电极，提高电动修复系统中的电流，优化电场分布，从而增加辅助电极对于cr、cu、cd、ni和pb的去除能力。
[0111]
应说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的精神和范围，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。

技术特征：
1.一种碳布支撑的聚吡咯/氧化石墨烯/氧化锌辅助电极的制备方法，其特征在于，所述制备方法步骤如下：(1)按重量比称取氧化锌和氧化石墨烯，首先将氧化锌研磨均匀，然后和氧化石墨烯放入去离子水中搅拌1h，并超声1h使其混合分布均匀，得氧化石墨烯/氧化锌悬浮液；(2)称取单体吡咯，将单体吡咯加入到氧化石墨烯/氧化锌悬浮液中在冰浴恒温水浴锅中搅拌均匀；(3)将fecl3·
6h2o加入到去离子水中制备成fecl3水溶液，使用分液漏斗缓慢滴加至步骤(2)混合溶液中，冰浴下持续搅拌6～8h，使其ppy捕获go/zno；(4)反应结束后取出，用丙酮洗涤溶液三次去除多余的的fecl3·
6h2o，用去离子水洗涤三次使材料保持中性；将产物真空干燥，得聚吡咯/氧化石墨烯/氧化锌；(5)将聚吡咯/氧化石墨烯/氧化锌加水配制成聚吡咯/氧化石墨烯/氧化锌粉末悬浮液；(6)将碳布(50mm
×
50mm
×
3mm)进行超声清洗后用10％稀硝酸对碳布进行酸化处理使其柔软，再用去离子水将碳布洗至中性，将碳布浸泡在聚吡咯/氧化石墨烯/氧化锌粉末悬浮液中，放入反应釜密封置于恒温干燥机120℃反应6h，将复合后碳布置入60℃真空干燥箱24h，即得辅助电极。2.如权利要求1所述的碳布支撑的聚吡咯/氧化石墨烯/氧化锌辅助电极的制备方法，其特征在于，步骤(1)所述氧化锌与氧化石墨烯的质量比为1：1-3：1。3.如权利要求1所述的碳布支撑的聚吡咯/氧化石墨烯/氧化锌辅助电极的制备方法，其特征在于，步骤(2)所述单体吡咯、氧化锌和氧化石墨烯的质量比为10:2:1。4.如权利要求1所述的碳布支撑的聚吡咯/氧化石墨烯/氧化锌辅助电极的制备方法，其特征在于，步骤(3)所述fecl3·
6h2o与单体吡咯的摩尔比为1：1～2。5.如权利要求1所述的碳布支撑的聚吡咯/氧化石墨烯/氧化锌辅助电极的制备方法，其特征在于，步骤(4)所述干燥温度60～70℃，干燥时间20～24h。6.如权利要求1-5任一项所述方法制备的碳布支撑的聚吡咯/氧化石墨烯/氧化锌辅助电极。7.如权利要求1-5任一项所述方法制备的碳布支撑的聚吡咯/氧化石墨烯/氧化锌辅助电极的应用，其特征在于，所述碳布支撑的聚吡咯/氧化石墨烯/氧化锌作为不直接通电的辅助电极材料，投入到传统电动修复体系中，通电对多种重金属污染土壤进行修复。8.如权利要求7所述的碳布支撑的聚吡咯/氧化石墨烯/氧化锌辅助电极的应用，其特征在于：土壤修复在修复系统内进行，其中，所述修复系统包括，阳极室(a)、土壤室(s)、阴极室(c)、直流电源(p)，辅助电极。9.如权利要求7所述的碳布支撑的聚吡咯/氧化石墨烯/氧化锌辅助电极的应用，其特征在于：电动修复的电压梯度为1v/cm，电动修复的电解液为去离子水，修复时间为120h。

技术总结
本发明属于土壤重金属修复领域，具体涉及一种用于土壤修复的碳布支撑的聚吡咯/氧化石墨烯/氧化锌辅助电极及其制备方法。先制备PPy/GO/ZnO三元复合簇状3D网络结构状材料；然后将碳布浸泡在PPy/GO/ZnO三元复合簇状3D网络结构状材料悬浮液中，放入反应釜反应得到辅助电极，投入到传统电动修复体系中，通电对多种重金属污染土壤进行修复。本发明辅助电极的加入，可降低土壤体系内的离子迁阻力，提高系统电流，加速重金属离子在电动修复体系中的迁移速度，使电场分布更均匀，产生更大的电势差，与传统电动修复相比，修复效率提高21％～35％。对Pb、Cr、Cd、Cu和Ni的最大去除率达到57％-90％。90％。


技术研发人员：闫壮 胡林潮 张文艺 毛林强 洪子文
受保护的技术使用者：常州大学
技术研发日：2022.12.07
技术公布日：2023/8/31