[發明專利]一種生物炭得失電子能力測試裝置及方法

在審

• 申請號: 201811092541.6
• 申請日: 2018-09-19
• 公開（公告）號: CN109239166A
• 公開（公告）日: 2019-01-18
• 發明（設計）人: 曹心德;張月;趙玲;仇浩;梁峻;范縉
• 申請（專利權）人: 上海交通大學
• 主分類號: G01N27/416
• 分類號: G01N27/416
• 代理公司: 北京高沃律師事務所 11569
• 代理人: 程華

本發明公開了一種生物炭得失電子能力測試裝置及方法。所述裝置采用玻碳材質的反應容器同時作為反應器和工作電極，使得工作電極面積增大，感應電流變大，生物炭得失電子能力測試的靈敏性提高。本發明提供的裝置及方法通過電化學反應測試生物炭得失電子能力，其體系穩定，抗外界干擾能力增強。所述方法采用介導氧化還原的方法，采用ABTS或ZIV作為介導劑，使得生物炭得失電子反應速率增加，快速量化其氧化還原能力，提高了測試效率；同時，采用介導劑介導氧化還原反應，高效且使得生物炭的反應充分進行，使得測試結果精確可靠。

技術領域

本發明涉及電化學技術領域，特別是涉及一種生物炭得失電子能力測試裝置及方法。

背景技術

近年來，生物炭作為一種成本低廉、環境友好的材料被廣泛應用于固碳減排、水源凈化、重金屬吸附和土壤改良等領域。近年來還發現生物炭有良好的氧化還原特性，可以作為電子供體、電子受體等降解污染物以及在微生物降解污染物過程中作為電子穿梭體，增強微生物對污染物的降解。但是生物炭氧化還原能力的測試方法欠缺，傳統的應用Fe³⁺/Fe²⁺的化學方法計算得出生物炭得失電子能力的方法存在諸多問題，例如：測試結果易受氧化還原劑濃度的影響，測試結果不直接，檢測靈敏度低等。此外，電化學氧化還原方法也被應用于測試生物炭的得失電子能力，但也存在一些問題，例如，平行性不好，檢出限較低，靈敏度低等。

發明內容

本發明的目的是提供一種生物炭得失電子能力測試裝置及方法，以解決現有生物炭得失電子能力測試方式操作復雜、檢測靈敏度和檢測效率低的問題。

為實現所述目的，本發明提供了如下方案：

一種生物炭得失電子能力測試裝置，所述裝置包括：反應容器、對電極、參比電極和電化學工作站；所述反應容器頂部設有加料口、對電極插入口和參比電極插入口；所述反應容器作為工作電極，與所述對電極和所述參比電極共同組成三電極體系；所述電化學工作站的工作電極電源線與所述反應容器連接；所述電化學工作站的輔助電極電源線與所述對電極連接；所述電化學工作站的參比電極電源線與所述參比電極連接；反應溶液從所述加料口注入所述反應容器中；所述對電極通過所述對電極插入口浸入所述反應溶液中；所述參比電極通過所述參比電極插入口浸入所述反應溶液中；所述反應溶液為緩沖液、生物炭懸浮液或介導劑溶液中的一種或多種。

可選的，所述反應容器為玻碳材質，容積為9mL；所述對電極為盤繞的鉑絲電極；所述參比電極為Ag/AgCl電極。

可選的，所述緩沖液所用溶劑為預先除氧的去離子水，溶質為0.1M的KCl和0.1M的Na₂HPO₄/NaH₂PO₄；所述緩沖液的pH＝7。

可選的，所述生物炭懸浮液的溶質為球磨好的生物炭，溶劑為所述緩沖液。

可選的，所述介導劑溶液的溶質為ABTS或ZIV，溶劑為所述緩沖液。

一種生物炭得失電子能力測試方法，所述生物炭得失電子能力測試方法應用于所述生物炭得失電子能力測試裝置，所述方法包括：

制備緩沖液；

根據所述緩沖液配置生物炭懸浮液和介導劑溶液；

將所述緩沖液、所述介導劑溶液和所述生物炭懸浮液依次注入所述反應容器，采用所述電化學工作站的恒電勢法模式獲得生物炭得電子過程時間-電流曲線和生物炭失電子過程時間-電流曲線；

對所述生物炭得電子過程時間-電流曲線進行積分獲得生物炭得電子能力；

對所述生物炭失電子過程時間-電流曲線進行積分獲得生物炭失電子能力。

可選的，所述制備緩沖液，具體包括：