[發(fā)明專利]光/生物電化學(xué)集成模塊水體凈化系統(tǒng)裝置及其應(yīng)用

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 202011103887.9
• 申請日: 2020-10-15
• 公開（公告）號: CN112456634B
• 公開（公告）日: 2022-12-27
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 陳英文;范夢婕;劉濟寧;沈樹寶
• 申請（專利權(quán)）人: 南京工業(yè)大學(xué);南京朗科環(huán)保科技有限公司
• 主分類號: C02F3/00
• 分類號: C02F3/00;C02F3/34;C02F1/461;C02F1/467;C02F101/32;C02F101/36
• 代理公司: 南京經(jīng)緯專利商標(biāo)代理有限公司 32200
• 代理人: 唐循文

1.光/生物電化學(xué)集成模塊水體凈化系統(tǒng)裝置，其特征在于：由光催化系統(tǒng)裝置和生物電化學(xué)處理單元組成，所述光催化系統(tǒng)裝置包括太陽光伏電池（1），所述生物電化學(xué)處理單元包括至少一組由生物陽極（4）、復(fù)合陰極（6）和附加陰極（5）組成的電路，其中復(fù)合陰極（6）和附加陰極（5）并聯(lián)，所述生物陽極為碳材料，復(fù)合陰極以碳材料為基材，原位合成纖維素炭氣凝膠改性，經(jīng)共沉淀負(fù)載鐵基氧化物，附加陰極上負(fù)載石墨烯、鐵氧化物或二硫化鉬為催化劑。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述光/生物電化學(xué)集成模塊水體凈化系統(tǒng)裝置，其特征在于：所述光催化系統(tǒng)裝置中所需光源包括太陽光、紫外光或人工可見光。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述光/生物電化學(xué)集成模塊水體凈化系統(tǒng)裝置，其特征在于：所述太陽光伏電池外加低電壓范圍為0.2 V-0.8 V。

4.根據(jù)權(quán)利要求1所述光/生物電化學(xué)集成模塊水體凈化系統(tǒng)裝置，其特征在于：所述生物電化學(xué)處理單元中的生物陽極、復(fù)合陰極與附加陰極電極的材料包括石墨棒、碳?xì)只蛱妓ⅰ?/p>

5.根據(jù)權(quán)利要求1所述光/生物電化學(xué)集成模塊水體凈化系統(tǒng)裝置，其特征在于：所述復(fù)合陰極的制備步驟為：（1）將木材或竹材原料分散于質(zhì)量分?jǐn)?shù)為10%的氫氧化鈉溶液中，在60-90 ℃下攪拌2-4 h后過濾；將過濾后的樣品加入到pH為4-5濃度為1 mol/L的亞氯酸鈉溶液中，在60-90 ℃下攪拌2-4 h后，用蒸餾水洗滌至中性，得到纖維素懸浮液；（2）將纖維素懸浮液經(jīng)100 Hz超聲處理得到分散性良好的微/納米纖維素懸浮液，并將碳材料置于微/納米纖維素懸浮液中，其中碳材料與微/納米纖維素懸浮液的質(zhì)量比為1:（1-10）；（3）將上步制得的含有碳材料的纖維素懸浮液靜置于40-80 ℃下2-10 h，得到含有碳材料的纖維素水凝膠；（4）通過冷凍干燥將含有碳材料的纖維素水凝膠在-40至-80 ℃下干燥24-36 h形成纖維素氣凝膠；（5）將含有碳材料的纖維素氣凝膠在惰性氣體保護(hù)下，700-1000 ℃碳化2 h，最終在碳材料上原位制備出具有導(dǎo)電性的纖維素炭氣凝膠，記為陰極電極材料1；（6）利用共沉淀法或浸漬法在陰極電極材料1上原位合成鐵基氧化物，最終制得復(fù)合陰極。

6.根據(jù)權(quán)利要求5所述光/生物電化學(xué)集成模塊水體凈化系統(tǒng)裝置，其特征在于：所述鐵基氧化物為Fe₃O₄或Fe-Mn二元氧化物。

7.根據(jù)權(quán)利要求1所述光/生物電化學(xué)集成模塊水體凈化系統(tǒng)裝置，其特征在于：所述附加陰極的制備方法為涂布法、浸漬法或原位合成法。

8.根據(jù)權(quán)利要求1所述光/生物電化學(xué)集成模塊水體凈化系統(tǒng)裝置，其特征在于：所述復(fù)合陰極與附加陰極之間的間距為0.5-2 cm，生物陽極與附加陰極之間的間距為2-10 cm。

9.權(quán)利要求1-8任一所述光/生物電化學(xué)集成模塊水體凈化系統(tǒng)裝置在水體中痕量有機污染物處理中的應(yīng)用。

10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的應(yīng)用，其特征在于所述痕量有機污染物為苯環(huán)結(jié)構(gòu)的有機污染物，所述苯環(huán)結(jié)構(gòu)的有機污染物為芘、二氯聯(lián)苯或四溴雙酚A。