生物质炭电极的制备方法及其应用.pdf

(19)中华人民共和国国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN113929079A(43)申请公布日2022.01.14(21)申请号202111374268.8(22)申请日2021.11.19(71)申请人中国科学院生态环境研究中心地址100085北京市海淀区双清路18号(72)发明人王海波孙威石宝友(74)专利代理机构中科专利商标代理有限责任公司11021代理人樊晓(51)Int.Cl.C01B32/05(2017.01)C02F1/461(2006.01)C02F1/467(2006.01)C02F1/50(2006.01)C02F1/72(2006.01)权利要求书1页说明书8页附图10页(54)发明名称生物质炭电极的制备方法及其应用(57)摘要本公开提供了一种生物质炭电极的制备方法及其应用，该制备方法包括：步骤S1：将橘子皮放入烘箱中进行烘干；步骤S2：将烘干的橘子皮装入石英舟中并放置于管式炉内，在惰性气体下进行炭化，包括：步骤S2.1：设置第一升温速率进行升温，待升温到第一预设温度时，在第一预设温度下进行预热第一段预设时间；步骤S2.2：以第一升温速率进行升温，使温度从第一预设温度升温到第二预设温度，在第二预设温度下进行热解第二段预设时间，得到橘子皮生物质炭电极。CN113929079ACN113929079A权利要求书1/1页1.一种生物质炭电极的制备方法，包括：步骤S1：将橘子皮放入烘箱中进行烘干；步骤S2：将所述烘干的橘子皮装入石英舟中并放置于管式炉内，在惰性气体下进行炭化，包括：步骤S2.1：设置第一升温速率进行升温，待升温到第一预设温度时，在所述第一预设温度下进行预热第一段预设时间；步骤S2.2：以所述第一升温速率进行升温，使温度从所述第一预设温度升温到第二预设温度，在所述第二预设温度下进行热解第二段预设时间，得到橘子皮生物质炭电极。2.根据权利要求1所述的制备方法，其中，在步骤S1中，所述橘子皮的大小包括边长为1～3cm的正方形小块。3.根据权利要求1所述的制备方法，其中，在步骤S1中，所述橘子皮在烘箱中进行烘干的温度包括：60～100℃，烘干时间包括：24～36h。4.根据权利要求1所述的制备方法，其中，在步骤S2中，所述惰性气体包括：氮气或氩气。5.根据权利要求1所述的制备方法，其中，在步骤S2.1中，所述第一升温速率包括：5～20℃/min。6.根据权利要求1所述的制备方法，其中，在步骤S2.1中，所述第一预设温度的范围包括：80～100℃，第一段预设时间包括：10～30min。7.根据权利要求1所述的制备方法，其中，在步骤S2.2中，所述第二预设温度的范围包括：600～800℃，第二段预设时间包括：1～3h。8.一种消毒杀菌的应用，包括：采用权利要求1～7任意一项所述的方法制备的生物质炭电极，通过电化学反应来处理水中的细菌。9.根据权利要求8所述的应用，其中，所述电化学反应中的电解质溶液包括以下至少之一：氯化钠溶液、硫酸钠溶液、磷酸盐缓冲溶液。10.根据权利要求8所述的应用，其中，所述细菌包括以下至少之一：铜绿假单胞菌、施氏假单胞菌、大肠杆菌。2CN113929079A说明书1/8页生物质炭电极的制备方法及其应用技术领域[0001]本公开属于生物质炭电极制备和电化学消毒技术领域，尤其涉及一种生物质炭电极的制备方法及其应用。背景技术[0002]近年来随着我国经济的高速发展，水污染问题日益严重，水质呈恶化趋势，进而对水处理工艺尤其是消毒环节提出了更高的要求。面对目前消毒方式所产生的消毒副产物问题和微生物病原体控制的局限性，安全消毒已成为保证人类生命健康的一项重要研究内容，也是保障水安全饮用的客观要求。[0003]长期以来，氯气由于其较低的运输成本和良好的杀菌效果被用作大多数饮用水处理的消毒剂，但是氯气本身对人体有害，且氯气消毒会产生消毒副产物。臭氧消毒杀菌具有效果好、用量少、作用快、消毒副产物少，生产条件也简单的特点，但是由于臭氧无法远距离运输和长期储存且臭氧没有持续消毒作用，因此其应用受到限制。紫外线主要通过物理过程进行消毒，其灭菌效果随着水浊度的增加逐渐减弱且也不具有持续灭菌效果。[0004]电化学消毒法因具有环境友好、安全、效率高、处理费用低的特点，近年来受到广泛关注，但目前，电化学消毒的研究层次还停留在实验探究或示范工程阶段，水处理的应用受到多方面因素的影响，消毒机理和适用条件尚不十分明确，关键消毒物种的调控规律仍有待深入研究。当前主流、高效、稳定的电化学水处理应用的阳极仍为贵金属涂层钛电极，但是这种处理方法一次性投入成本较高。生物质材料不仅可以用于形成生物质衍生的碳材料，而且还可以用于实现将杂原子掺杂到碳网络中，特别是N‑掺杂，可以提高预期的电化学装置的性能。作为一种廉价