[發(fā)明專利]一種光電一體催化電極的制備及抗病毒藥物廢水降解應(yīng)用

在審

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202310040260.0
• 申請(qǐng)日: 2023-01-11
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN116002817A
• 公開(kāi)（公告）日: 2023-04-25
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 蘭麗娟;郭寒旭;曹清浩;劉雨婷;高常飛
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 煙臺(tái)大學(xué)
• 主分類號(hào): C02F1/461
• 分類號(hào): C02F1/461;B01J27/24;C25D9/04;C02F1/467;C02F3/00;C02F3/34;C02F1/30;C02F103/34
• 代理公司: 北京盛廣信合知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司 16117
• 代理人: 孫儉

本發(fā)明公開(kāi)了一種光電一體催化電極的制備及抗病毒藥物廢水降解應(yīng)用，涉及污水凈化與廢水資源化利用技術(shù)領(lǐng)域。復(fù)合催化電極包括CMO電催化電極和WCN光催化電極，所述CMO電催化電極和所述WCN光催化電極之間放置一個(gè)鎳泡沫，形成三明治結(jié)構(gòu)的復(fù)合催化電極；所述CMO電催化電極以CuMnsubgt;2/subgt;Osubgt;4/subgt;顆粒作為催化劑材料，通過(guò)電沉積、熱處理制備得到；所述WCN光催化電極鎢酸鈉、三聚氰胺和甲醛通過(guò)PVP粘合附著在基底上，再經(jīng)過(guò)干燥、煅燒制備得到。本發(fā)明的復(fù)合催化電極耦合光電生物芬頓反應(yīng)，實(shí)現(xiàn)了抗病毒藥物廢水中阿昔洛韋的有效去除，使難降解的阿昔洛韋廢水中阿昔洛韋的去除率達(dá)到了100％。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及污水凈化與廢水資源化利用技術(shù)領(lǐng)域，特別是涉及一種光電一體催化電極的制備及抗病毒藥物廢水降解應(yīng)用。

背景技術(shù)

抗病毒藥物被廣泛用于治療人類和動(dòng)物的流感、皰疹或肝炎。作為一種有效的抗病毒藥物，阿昔洛韋的生物利用率很低(只有10％-20％)，導(dǎo)致其在自然水體中的殘留量至少為1.0ng/L，在制藥廢水中的殘留量則更高，達(dá)到1.0mg/L。盡管阿昔洛韋等抗病毒藥物在環(huán)境中的濃度是微量的，但它們?cè)谧匀凰w中的持續(xù)釋放可能會(huì)對(duì)周圍的生物體造成風(fēng)險(xiǎn)。抗病毒藥物在環(huán)境中的存在會(huì)導(dǎo)致潛在的生態(tài)系統(tǒng)和病毒抗性的改變。目前常用的從環(huán)境中去除抗病毒藥物的方法，包括吸附、生物降解等，但其能源消耗較高。

光催化降解技術(shù)可利用自然光，減少能耗，在水污染治理方面逐漸受到研究者青睞。現(xiàn)有技術(shù)以g-C₃N₄/Fe₂O₃復(fù)合催化劑降解羅丹明B有很好成效，但仍存在降解時(shí)間長(zhǎng)、復(fù)合催化劑不利于回收再利用等缺點(diǎn)。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的是提供一種光電一體催化電極的制備及抗病毒藥物廢水降解應(yīng)用，利用光電生物芬頓反應(yīng)裝置解決上述現(xiàn)有技術(shù)存在的降解時(shí)間長(zhǎng)、復(fù)合催化劑不利于回收的問(wèn)題，高效處理阿昔洛韋抗病毒廢水。

為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供了如下方案：

本發(fā)明的技術(shù)方案之一，一種復(fù)合催化電極((CMNW)_CN)，包括CMO電催化電極和WCN光催化電極，所述CMO電催化電極和所述WCN光催化電極之間放置一個(gè)鎳泡沫，形成三明治結(jié)構(gòu)的復(fù)合催化電極((CMNW)_CN)；

三明治結(jié)構(gòu)能為復(fù)合催化電極((CMNW)_CN)內(nèi)部有效地提供電子傳遞，產(chǎn)生自由基離子，加快降解速率。

所述CMO電催化電極以CuMn₂O₄顆粒作為催化劑材料，通過(guò)電沉積、熱處理制備得到；

所述WCN光催化電極由鎢酸鈉、三聚氰胺和甲醛通過(guò)PVP粘合附著在基底上，再經(jīng)過(guò)干燥、煅燒制備得到。

所述電沉積的條件具體為：以甘汞電極為標(biāo)準(zhǔn)，電沉積電位為-0.7V，電沉積時(shí)間為300s；

所述熱處理的條件具體為：以5℃/min的加熱速度加熱到500℃，保溫2h。

優(yōu)選的，所述基底為不銹鋼網(wǎng)；

進(jìn)一步地，按質(zhì)量百分?jǐn)?shù)所計(jì)，所述鎢酸鈉:三聚氰胺:甲醛:PVP＝30％:10％:50％:10％；

所述干燥具體為在60～80℃下干燥2h；

所述煅燒具體為在650℃下煅燒2h。

本發(fā)明的技術(shù)方案之二，一種光電生物芬頓反應(yīng)裝置，以上述的復(fù)合催化電極((CMNW)_CN)作為陰極，金屬鐵和微生物附著的活性炭生物電極作為陽(yáng)極，所述陰極和所述陽(yáng)極由導(dǎo)線連接，并串聯(lián)電阻，在陰極室上方設(shè)置可見(jiàn)光源。

進(jìn)一步地，所述陰極室中還設(shè)置有曝氣裝置，以提供反應(yīng)所需的氧氣。