本实用新型专利技术揭示了一种激光诱导石墨烯电极污水处理装置，包括若干双面激光诱导石墨烯电极膜、导电装置和电解质池，所述导电装置包括串联的阴极导电板和阳极导电板，所述阴极导电板上设置有若干阴极小导电板，所述阴极小导电板与所述双面激光诱导石墨烯电极的电极阴极连接；所述阳极导电板上设置有若干阳极小导电板，所述阳极小导电板与所述双面激光诱导石墨烯电极的电极阳极连接；所述阴极导电板连接直流电源负极，阳极导电板连接直流电源正极。本实用新型专利技术是一种简易高效进行电活化过硫酸盐降解污染物的水处理装置，可用于去除农业废水尤其是养殖废水中抗生素等新兴污染物。水尤其是养殖废水中抗生素等新兴污染物。水尤其是养殖废水中抗生素等新兴污染物。
【技术实现步骤摘要】
一种基于激光诱导石墨烯电极污水处理装置
[0001]本技术涉及废水处理领域，特别是一种简易高效的电活化过硫酸盐降解污染物的石墨烯电极污水处理装置，可用于去除农业废水尤其是养殖废水中抗生素等新兴污染物。
技术介绍
[0002]随着我国农业的不断发展，推动了农村经济的增长，但也带来农业废水的污染问题，尤其是畜禽产业的逐渐规模化，随之而来的是养殖废水污染问题。养殖废水不仅有氮、磷的污染问题，废水中还存在抗生素等新兴污染物，这些污染物微量且运用传统处理方法去除效果不佳。因此，需要寻求一种高效去除农业废水中抗生素这类新兴污染物的处理技术。而高级氧化技术作为一种热门的处理手段，因其对新兴污染物去除的独特优势而受到广泛关注。高级氧化技术中基于过硫酸盐的高级氧化技术可以产生强氧化性的羟基自由基和硫酸根自由基，其中硫酸根自由基具有比羟基自由基更长的半衰期，对污染物具有较好的选择性，宽泛的pH适应性，被广泛应用于去除废水中的难降解污染物。而过硫酸盐本身活性不高，需要进行活化，活化方法包括热活化、碱活化、过渡金属活化、电活化等。而电化学活化过硫酸盐的方法因其绿色环保的特点备受青睐，将其与具有高催化活性的过渡金属相结合，优势互补，进一步提升整个高级氧化降解体系的反应效率。
[0003]专利技术专利CN202110241657.7提供了一种利用电活化过硫酸盐耦合碳膜体系降解有机物的设备，包括反应装置、外加电源、阳极、阴极和泵送装置。反应装置具有用于容纳反应液的反应腔室；阳极为膜组件形式，该膜组件包括管式碳膜和阳极导线；阴极间隔地布置在阳极的外围；外加电源在工作时提供电能；泵送装置包括泵体和与所述泵体连接的泵管。本专利技术还涉及采用所述设备进行降解有机污染物的方法。本专利技术利用电活化过硫酸盐耦合碳膜体系来降解三氯生等有机污染物，具有反应易于控制、降低能耗、绿色环保、反应速率快、反应时间短等优点，对在水中的低浓度有机污染物实现充分降解中具有良好的应用前景。
[0004]但目前，电活化过硫酸盐的方法仍然存在投加催化剂铁泥二次污染、固体催化剂回收困难、电极有效面积有限等问题。
技术实现思路
[0005]为解决上述技术问题，本技术为了解决目前电活化过硫酸盐装置中存在的问题，我们基于激光直写技术设计了一种简易高效进行电活化过硫酸盐降解污染物的水处理装置，可用于去除农业废水尤其是养殖废水中抗生素等新兴污染物。
[0006]本技术提供一种激光诱导石墨烯电极污水处理装置，所述污水处理装置包括若干双面激光诱导石墨烯电极膜、导电装置和电解质池，
[0007]所述双面激光诱导石墨烯电极膜包括绝缘层，所述绝缘层的一侧为电极阴极，所述绝缘层的另一侧为电极阳极；所述电极阴极为过渡金属
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激光诱导石墨烯复合层；
[0008]所述导电装置包括串联的阴极导电板和阳极导电板，所述阴极导电板上设置有若干阴极小导电板，所述阴极小导电板与所述双面激光诱导石墨烯电极的电极阴极连接；所述阳极导电板上设置有若干阳极小导电板，所述阳极小导电板与所述双面激光诱导石墨烯电极的电极阳极连接。
[0009]优选的，所述绝缘层为聚酰亚胺薄膜层，所述电极阳极为激光诱导石墨烯层，所述电极阴极为铁、钴过渡金属
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激光诱导石墨烯复合层。阴极上负载的过渡金属催化剂为铁、钴过渡金属。过渡金属催化剂负载在电极上作为非均相催化剂，可以解决现有技术中对废水的二次污染问题，不会产生污泥沉淀，也无需催化剂分离步骤，绿色清洁。
[0010]优选的，所述双面激光诱导石墨烯电极膜由聚酰亚胺薄膜经CO2红外激光诱导制备得到，厚度为0.025mm～0.25mm。
[0011]优选的，所述双面激光诱导石墨烯电极膜上具有大小不一的孔洞，所述孔洞的直径为2mm～10mm。
[0012]优选的，所述孔洞设置为大、中、小三种类型，其中大孔洞为8mm～10mm，中孔洞为5mm～7mm，小孔洞为2mm～4mm。通过设置大小不一的孔洞形成不同水流压力，有利于废水的循环流动，实现水流的自然循环流动，从而利于活性物种的均匀分散，快速降解水中的污染物。
[0013]优选的，所述双面激光诱导石墨烯电极膜间隔1cm～5cm等间距排列。
[0014]优选的，所述阴极导电板和阳极导电板通过螺丝活动连接在电解质池的顶部，所述双面激光诱导石墨烯电极底部通过卡扣连接固定于电解质池的底部。
[0015]优选的，所述电解质池一侧设置有进水口，所述进水口顶部设置有过硫酸盐投药斗；所述电解质池另一侧设置有出水口和减压阀；所述进水口和出水口分别与水泵连接。由于过硫酸盐本身基本没有活性，需要激活，因此投药斗设置在进水口，通过水流流动将过硫酸盐带到电解质池中，进一步通过电活化和电极上过渡金属催化剂活化同时进行，产生活性物种降解污染物。
[0016]优选的，所述阴极导电板71、阳极导电板72、阴极小导电板91和阳极小导电板92为铜板或者铝板。
[0017]优选的，所述电解质池采用绝缘材料，所述电解质池内包括农业废水、硫酸盐和电解质Na2SO4。
[0018]相比于现有技术，本技术至少具有以下有益效果：
[0019]本技术中采用的双面激光诱导石墨烯电极膜(包括阴极和阳极)均通过激光直写技术来制备的，运用该技术在聚酰亚胺膜(PI)上诱导生成石墨烯(Laser induced graphene，简称LIG)来作为电极材料的基底，阳极直接采用LIG，阴极在LIG上采用激光直写技术继续负载过渡金属催化剂，可实现简便快速的电极制备，无需购买电极或经过复杂的电极制备步骤。利用该技术制备双面的电极材料，正反面可以实现一面阴极一面阳极，交错分布保持一定的电极间距确保反应的进行，也能通过这样的设计减少电极数量，控制电解质池的体积。
[0020]本技术中采用激光诱导石墨烯(LIG)作为电极材料，该方法制备的石墨烯具有良好的导电性且多孔、有缺陷边缘，不仅可以提升电极材料的导电性，还能提高电化学活性的有效面积。本技术将激光直写技术运用到电活化过硫酸盐装置中，使电极材料的
制备更加快速简便，同时还能为电极的优化设计提供简易的方案。优化后的电极材料不仅能够提高电极电化学活性面积，还能通过简单的方法改善电解质池废水循环问题，以实现快速高效的降解污染物，提升降解效率。
[0021]本技术的装置通过电活化协同负载在电极上过渡金属催化剂活化过硫酸盐的方式，不会带来对废水的二次污染，催化剂固定在电极上也无需进一步分离。
[0022]本技术通过激光直写技术在电极上快速简便地制备大小不同尺寸的孔洞，这些孔洞有利于电解质池中废水循环流动，使得电极上产生的自由基等活性物种均匀分散，有利于高效降解废水中的污染物，推动反应的快速进行。
附图说明
[0023]图1为本技术实施例中用于的整体结构示意图；
[0024]附图标记说明：1、水泵；2、电解质池；3、进水口；4、投药斗；5、出水口；6、双面激光诱导石本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种激光诱导石墨烯电极污水处理装置，其特征在于，所述污水处理装置包括若干双面激光诱导石墨烯电极膜(6)、导电装置和电解质池(2)，所述双面激光诱导石墨烯电极膜(6)包括绝缘层，所述绝缘层的一侧为电极阴极，所述绝缘层的另一侧为电极阳极；所述电极阴极为过渡金属
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激光诱导石墨烯复合层；所述导电装置包括串联的阴极导电板(71)和阳极导电板(72)，所述阴极导电板(71)上设置有若干阴极小导电板(91)，所述阴极小导电板(91)与所述双面激光诱导石墨烯电极膜(6)的电极阴极连接；所述阳极导电板上设置有若干阳极小导电板(92)，所述阳极小导电板(92)与所述双面激光诱导石墨烯电极膜(6)的电极阳极连接。2.如权利要求1所述的污水处理装置，其特征在于，所述绝缘层为聚酰亚胺薄膜层，所述电极阳极为激光诱导石墨烯层，所述电极阴极为铁、钴过渡金属
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激光诱导石墨烯复合层。3.如权利要求1所述的污水处理装置，其特征在于，所述双面激光诱导石墨烯电极膜(6)由聚酰亚胺薄膜经CO2红外激光诱导制备得到，厚度为0.025mm～0.25mm。4.如权利要求1所述的污水处理装置，其特征在于，所述双面激光诱导石墨烯电极膜(6)上具有大小不一的孔...
【专利技术属性】
技术研发人员：廖建军，陈丽琴，张琳琳，葛成军，
申请(专利权)人：海南大学，
类型：新型
国别省市：
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