[發(fā)明專利]一種二氧化錳修飾碳?xì)株枠O的方法及應(yīng)用

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 202010068531.X
• 申請日: 2020-01-21
• 公開（公告）號: CN111170598A
• 公開（公告）日: 2020-05-19
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 李超;賀含悅;操家順;努爾;周康
• 申請（專利權(quán)）人: 河海大學(xué)
• 主分類號: C02F11/00
• 分類號: C02F11/00;C02F11/04
• 代理公司: 南京蘇高專利商標(biāo)事務(wù)所(普通合伙) 32204
• 代理人: 黃天天

1.一種二氧化錳修飾碳?xì)株枠O的方法，其特征在于，采用溶膠-凝膠法制備MnO₂，后通過溶膠浸漬法將其修飾于碳?xì)株枠O。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，通過如下步驟修飾碳?xì)株枠O：

(1)溶膠制備：稱取2-5g的檸檬酸和5-10g的乙酸錳溶解于100-150mL的去離子水中，用磁力攪拌器攪拌至完全溶解后，在60-70℃條件下氨水調(diào)節(jié)pH至中性，靜置、自然陳化使其轉(zhuǎn)變?yōu)槿苣z；

(2)溶膠浸漬法制備碳?xì)郑簩㈥枠O碳?xì)种糜谏鲜鋈苣z中，浸漬1-2h，然后在100-120℃的烘箱中脫水，并于300-400℃的馬弗爐中煅燒12-15h，制得修飾的碳?xì)株枠O。

3.權(quán)利要求1-2所述的方法制備得到的碳?xì)株枠O在構(gòu)建污泥MFC-厭氧消化耦合系統(tǒng)上的應(yīng)用。

4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的應(yīng)用，其特征在于，所述污泥MFC-厭氧消化耦合系統(tǒng)的反應(yīng)器包括密閉的厭氧陽極室和曝氣的陰極室，陽極室和陰極室通過連通管道連接，連通管道內(nèi)設(shè)置有質(zhì)子交換膜，陽極室的碳?xì)株枠O和陰極室內(nèi)的碳?xì)株帢O通過鱷魚夾導(dǎo)線連接，陽極和陰極之間設(shè)置有外電阻，陽極蓋面上設(shè)有圓孔連接集氣袋，用于收集陽極厭氧污泥發(fā)酵產(chǎn)生的甲烷氣體；所述碳?xì)株枠O為權(quán)利要求1或2制備得到的經(jīng)二氧化錳修飾的碳?xì)株枠O。

5.根據(jù)權(quán)利要求3所述的應(yīng)用，其特征在于，將二氧化錳修飾后的碳?xì)株枠O經(jīng)置于所述污泥MFC-厭氧消化耦合系統(tǒng)的厭氧陽極室后，利用氮吹裝置向反應(yīng)器中吹入氮氣30-60秒鐘，確保反應(yīng)器中的空氣全部被排出，后迅速蓋緊有機(jī)玻璃蓋子，使試驗裝置保持在密閉厭氧的條件下進(jìn)行。

6.根據(jù)權(quán)利要求3所述的應(yīng)用，其特征在于，所述污泥MFC-厭氧消化耦合系統(tǒng)構(gòu)型的大小為12cm×12cm×18cm；所述陰極碳?xì)帧㈥枠O碳?xì)值某叽绱笮?cm×5cm×0.3cm；所述質(zhì)子交換膜的大小為10cm²；所述外電阻大小為1000Ω；所述陽極蓋面圓孔直徑為1cm。

7.根據(jù)權(quán)利要求3所述的應(yīng)用，其特征在于，在陽極加入營養(yǎng)液以培養(yǎng)馴化產(chǎn)電菌及厭氧消化菌，其中，所述營養(yǎng)液按每升去離子水計，包含如下組分：3.13g NaHCO₃、0.13g KCl、4.22g NaH₂PO₄、2.75g Na₂HPO₄、0.56g(NH₄)₂SO₄、0.2g MgSO₄·7H₂O、2mg H₃BO₃、2mg FeCl₂·4H₂O、2mg EDTA、0.4mg ZnCl₂·4H₂O、0.8mg MnCl₂·4H₂O、0.2mg CuCl₂·2H₂O、1.1mg(NH₄)₆MO₇·4H₂O、1mg NiCl₂·6H₂O。

8.根據(jù)權(quán)利要求3所述的應(yīng)用，其特征在于，質(zhì)子交換膜在使用前，先置于20-30℃質(zhì)量百分濃度為0.5-1％的無水乙醇溶液中浸泡1-2h，沖洗后放入70-80℃質(zhì)量百分濃度為5-10％的雙氧水溶液中浸泡2-3h，最后用超純水洗滌3-5次后備用。

9.根據(jù)權(quán)利要求3所述的應(yīng)用，其特征在于，陽極污泥底物為污水處理廠A²/O工藝的剩余污泥和和某河道底部厭氧污泥的混合物，污泥取回后經(jīng)過20-30小時靜置沉淀，刮除上部分浮渣及不明雜質(zhì)，并置于10-20℃條件下保存?zhèn)溆茫M(jìn)料前試驗污泥再經(jīng)篩網(wǎng)去除雜質(zhì)，沉淀濃縮。

10.根據(jù)權(quán)利要求1所述的應(yīng)用，其特征在于，所述污泥MFC-厭氧消化耦合系統(tǒng)的反應(yīng)器的厭氧陽極室底部配有磁力攪拌裝置，裝置在運行期間始終保持500-800rpm的中等速度攪拌；反應(yīng)器的陰極室曝空氣，為陰極反應(yīng)提供O₂作為電子受體。