[發明專利]一種電子驅動型耦合生物電化學的降解系統和方法及其應用

在審

• 申請號: 202110478010.6
• 申請日: 2021-04-29
• 公開（公告）號: CN113070337A
• 公開（公告）日: 2021-07-06
• 發明（設計）人: 李先寧;曹羨;高昕童
• 申請（專利權）人: 南京成賢環境科技有限公司
• 主分類號: B09C1/10
• 分類號: B09C1/10;B09C1/08
• 代理公司: 南京蘇高專利商標事務所(普通合伙) 32204
• 代理人: 蘇虹

1.一種電子驅動型耦合生物電化學降解系統，其特征在于，包括待處理土壤(3)、植于土壤中的植物(4)、分別位于土壤基質兩側的陰極層(6)和陽極層(2)，連接陰極層和陽極層之間的導線(5)、以及連接于導線上的外接電阻(8)；土壤基質中摻有半導體礦物顆粒和腐殖質。

2.根據權利要求1所述的電子驅動型耦合生物電化學的降解系統，其特征在于，所述半導體礦物顆粒為天然金紅石、蒙脫石、鐵氧化物、閃鋅礦、錳礦中的至少一種。

3.根據權利要求1所述的電子驅動型耦合生物電化學的降解系統，其特征在于，所述植物為雙子葉植物棉、蒲公英、大豆、番茄和草本植物南瓜中的一種或幾種。

4.一種權利要求1～3中任一項所述電子驅動型耦合生物電化學降解系統的降解方法，其特征在于，包括以下步驟：

(1)將半導體礦物顆粒進行分散處理，將腐殖酸進行活化處理，將待處理土壤和陽極接種厭氧污泥；

(2)將分散處理后的半導體礦物顆粒、活化處理后的腐殖酸和接種厭氧污泥的土壤混合攪拌均勻，得到土壤基質，形成的復合電子傳遞網絡；

(3)構建降解系統，降解系統從下至上依次為陽極層、土壤基質和陰極層，在土壤基質中種植植物，形成植物根系-陽極復合區，運行降解系統實現污染物的降解。

5.根據權利要求4所述的降解方法，其特征在于，步驟(1)中，厭氧污泥與土壤的質量比為1∶20～40，厭氧污泥的濃度為50～100g MLSS/L。

6.根據權利要求4所述的降解方法，其特征在于，步驟(1)中，半導體礦物顆粒的分散處理包括將半導體礦物顆粒進行粉碎過篩處理，將處理后的顆粒、十二烷基硫酸鈉按質量比1∶4～6混合得到混合液；將混合液進行超聲處理、恒溫攪拌處理，即得。

7.根據權利要求4所述的降解方法，其特征在于，步驟(1)中，活化處理包括：將腐殖酸置于活化處理液中，室溫條件下采用恒溫震蕩搖床處理24～48h；腐殖酸的濃度為0.1～1g/mL，活化處理液的濃度為1～5mol/L的鹽酸-氫氟酸混合溶液，鹽酸和氫氟酸的體積比為1∶1～3。

8.根據權利要求4所述的降解方法，其特征在于，步驟(2)中，每1g土壤中，加入半導體礦物顆粒和腐殖酸的總量為20～50mg，且半導體礦物顆粒與腐殖酸的質量比為1∶1～5。

9.根據權利要求4所述的降解方法，其特征在于，步驟(3)中，降解系統在25～35℃運行15～45天。

10.一種權利要求1所述的電子驅動型耦合生物電化學降解系統在降解污染物中的應用，其特征在于：所述污染物為有機污染物、抗生素或重金屬，有機污染物的濃度為100～1000mg/kg。