[發(fā)明專利]一種牡蠣貝殼陶瓷分隔物及其制備工藝、應(yīng)用

有效

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• 申請日: 2021-07-13
• 公開（公告）號: CN113548875B
• 公開（公告）日: 2022-06-28
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 高常飛;江冬梅
• 申請（專利權(quán)）人: 煙臺大學(xué)
• 主分類號: C04B35/10
• 分類號: C04B35/10;C04B35/622;C04B35/63;C04B35/64;C02F3/00;C02F3/34
• 代理公司: 煙臺雙聯(lián)專利事務(wù)所(普通合伙) 37225
• 代理人: 牟曉丹

本發(fā)明涉及一種牡蠣貝殼粉陶瓷分隔物及其制備工藝、應(yīng)用，屬于污水凈化與廢物資源化利用技術(shù)領(lǐng)域。包括以下工藝：1、先將海砂和牡蠣貝殼進(jìn)行預(yù)處理；然后稱取定量的氧化鋁、海砂、牡蠣貝殼粉、金屬粉末,上述四種物質(zhì)分別以無水乙醇作為介質(zhì)在球磨機(jī)中進(jìn)行球磨；對球磨后的物料進(jìn)行干燥處理；最后將干燥后的物料研磨至粉末狀；2、將干燥后的粉末用壓片機(jī)進(jìn)行壓制；3、以步驟2獲得的陶瓷分隔物粉胚體，分三個階段進(jìn)行煅燒，最后進(jìn)行降溫處理，待降至室溫后，即得陶瓷分隔物粉體。本發(fā)明的添加牡蠣貝殼粉和金屬粉末制備的陶瓷分隔物通過使用合理優(yōu)化處理工藝，實(shí)現(xiàn)了模擬廢水污染的降解，并大大降低了生物電化學(xué)系統(tǒng)的成本。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種牡蠣貝殼粉陶瓷分隔物及其制備工藝、應(yīng)用，屬于污水凈化與廢物資源化利用技術(shù)領(lǐng)域。

背景技術(shù)

隨著社會和經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，微生物燃料電池（MFC）作為將有機(jī)能量轉(zhuǎn)化為電能的綠色裝置成為眾多研究學(xué)者的重點(diǎn)研究對象。與傳統(tǒng)燃料電池相比，微生物燃料電池利用微生物的代謝消耗有機(jī)物將產(chǎn)生的電子轉(zhuǎn)移到陰極，不僅有機(jī)物會被降解，同時也產(chǎn)生電能。

盡管眾多學(xué)者通過材料改性等途徑解決了MFC內(nèi)阻高、功率低等影響性能提升的相關(guān)問題，但作為微生物燃料電池中的關(guān)鍵部件——質(zhì)子交換膜的存在無疑也增加了MFC的成本。而陶瓷利用其自身優(yōu)點(diǎn)被廣泛應(yīng)用于生物、制藥、食品等相關(guān)領(lǐng)域，也有相關(guān)學(xué)者證實(shí)了陶瓷可以替代質(zhì)子交換膜，這不僅能保證生物電化學(xué)系統(tǒng)的電化學(xué)性能，而且等大幅度的降低MFC的成本，是質(zhì)子交換膜合適且具有實(shí)際經(jīng)濟(jì)效益的替代品。

目前，以氧化鋁和海砂為基礎(chǔ)原料，添加牡蠣貝殼粉和金屬粉末制備陶瓷分隔物并應(yīng)用于生物電化學(xué)系統(tǒng)處理模擬廢水的研究仍是空白的。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于解決上述現(xiàn)有技術(shù)存在的不足之處，提供一種牡蠣貝殼粉陶瓷分隔物及其制備方法，本發(fā)明的添加牡蠣貝殼粉和金屬粉末制備的陶瓷分隔物通過使用合理優(yōu)化處理工藝，實(shí)現(xiàn)了模擬廢水污染的降解，并大大降低了生物電化學(xué)系統(tǒng)的成本。

本發(fā)明的目的之一是提供一種牡蠣貝殼陶瓷分隔物的制備工藝，其特殊之處在于包括以下步驟：

（1）制備陶瓷分隔物粉體

先將海砂和牡蠣貝殼進(jìn)行預(yù)處理；然后稱取定量的氧化鋁、海砂、牡蠣貝殼粉、金屬粉末，保證牡蠣貝殼粉組含量為10-30 %，金屬粉末組含量為1-3%，并且保證氧化鋁和海砂的質(zhì)量比為（4-6）：（1-3），上述四種物質(zhì)分別以無水乙醇作為介質(zhì)在球磨機(jī)中進(jìn)行球磨；對球磨后的物料進(jìn)行干燥處理；最后將干燥后的物料研磨至粉末狀；

所述金屬粉末為鐵粉或銅粉, 銅粉對微生物生長有一定的抑制作用，鐵粉有一定的促進(jìn)作用；

所述預(yù)處理的具體過程為：海砂、牡蠣貝殼分別用去離子水清洗三次，再分別用超聲清洗機(jī)超聲1 h以上后放在干燥箱中進(jìn)行干燥；

所述球磨的具體過程為：以無水乙醇作為介質(zhì)，加入的無水乙醇剛浸沒研磨球，控制球磨機(jī)在轉(zhuǎn)速為300-350 r min^-1，球磨10-12小時；

所述干燥處理的具體過程為：在60-65℃的干燥箱里干燥10-12小時，含水量5%。

（2）制備陶瓷分隔物粉末胚體

將干燥后的粉末放入模具中，用壓片機(jī)進(jìn)行壓制；

所述壓制的具體過程為：稱取干燥過篩后的粉末，放入模具（Φ=40mm）中，用手動壓片機(jī)在5-7 MPa的條件下壓制成直徑為40 mm，厚度為1.5-1.6 mm的陶瓷粉胚體；

（3）制備陶瓷分隔物成品

以步驟（2）獲得的陶瓷分隔物粉胚體，分三個階段進(jìn)行煅燒，最后進(jìn)行降溫處理，待降至室溫后，即得陶瓷分隔物粉體；