【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及电化学水处理，具体涉及到一种用于电芬顿-生物吸附耦合体系的复合电极的制备方法。
技术介绍
1、抗生素-重金属络合物(antibiotic-metal complexes,amcs)，是一类新兴难降解复合有机污染物，广泛存在于各类水体中，由于污水在经过生化段处理后，仍有痕量抗生素和重金属残留，抗生素的结构中含有能够与多种重金属离子发生络合作用的可电离基团(羟基、氨基和羧基等)和n、o、s等杂原子，因此二者很容易形成螯合物，进而引起框架离域，降低整个螯合系统的极性，使其在水介质中通常呈难溶性或不溶性，且在不同水介质条件下呈现多变的形态和结构。
2、目前对amcs的处理主要采用吸附法，然而抗生素和重金属结合后分子量变大，给物理吸附带来了较大困难，同时抗生素和重金属种类组合较多，吸附法常具选择性，更重要的是amcs在吸附过程中并无降解，由此产生了二级污染材料。高级氧化法可以矿化有机物大分子，尤其是电芬顿法，其以电能为驱动，属于“碳中和”绿色水处理技术体系，其核心在于电极上生成的h2o2可以无差别地攻击有机物使其矿化。
3、提高电化学阴极氧还原产h2o2能力的核心是电极材料。目前，研究最多的材料主要是碳材料(石墨、碳纳米管和生物质)、贵金属及过渡金属及其化合物。贵金属和过渡金属材料由于成本高、稳定性和离子浸出问题而具有一定局限性。因此，碳电极作为非金属电极材料具备高效、绿色、环境友好的优势，同时相较于石墨、碳纳米管或碳纤维等材料，生物质电极材料更加容易制备且廉价易得。吸附法提高吸附效能的核心在于吸附材
4、针对上述问题，本专利技术提供了一种用于电芬顿-生物吸附耦合体系的复合电极的制备方法。
技术实现思路
1、为了克服现有技术的不足，本专利技术提供一种用于电芬顿-生物吸附耦合体系的复合电极的制备方法。
2、为实现上述目的，本专利技术提供了以下技术方案：
3、本专利技术提供的一种用于电芬顿-生物吸附耦合体系的复合电极的制备方法，包括以下步骤：
4、s1、固相发酵培养出黑曲霉孢子；
5、s2、通过水基流磁体的方法将黑曲霉孢子包裹在fe3o4固体粉末中，制备黑曲霉孢子@fe3o4核-壳结构；
6、s3、使用粘结剂将制备的黑曲霉孢子@fe3o4核-壳结构均匀分布于泡沫金属的三维多孔结构中，得到黑曲霉孢子@fe3o4/泡沫金属复合电极。
7、进一步地，所述s1具体包括以下步骤：
8、s11、将黑曲霉菌株活化到改良马丁液体培养基中作为种子液涂布平板；
9、s12、吸取种子液涂布到平板上后，28℃倒置培养于生化培养箱，五天后收获孢子。
10、进一步地，步骤s11中，所述改良马丁液体培养基包括5g蛋白胨、1g酵母粉、20g葡萄糖、1gkh2po4和0.5gmgso4，所述改良马丁液体培养基中还添加有2％的琼脂粉制备成种子液涂布平板。
11、进一步地，所述s2具体包括以下步骤：
12、s21、将6.1g的氯化铁fecl3·6h2o和4.2g的硫酸亚铁feso4·7h2o溶于100ml的超纯水中，再向溶液中快速加10ml25％的nh3·h2o，加热到90℃并连续搅拌30min，冷却到室温；
13、s22、通过过滤、洗涤和干燥收集生成的黑色沉淀，制备成5％的水基磁流体，将其滴入冰醋酸溶液中形成均匀分散体系，将0.1g孢子投加到磁性fe3o4颗粒分散溶液中，而后30℃震荡24h；
14、s23、磁性fe3o4颗粒和孢子在极性溶剂作用下形成黑色的固体颗粒，通过磁分离、洗涤和干燥过程收集，得到的黑色颗粒即为黑曲霉孢子@fe3o4。
15、进一步地，所述黑曲霉孢子为直径2μm的小球，比表面积大，且表面具有序微介孔，黑曲霉孢子中c、n、o和p的含量分别为62％、10.5％、22.8％和3％，还含有大量含氧官能团和c-n键。
16、进一步地，所述s3具体包括以下步骤：
17、s31、将泡沫金属于丙酮中超声30min，而后用蒸馏水洗净烘干备用；
18、s32、称取2.5g生物质、2ml粘结剂分散在20ml乙醇中，超声分散20min后80℃加热至形成均匀膏状物，而后用辊压机压到10cm×5cm的泡沫金属上得到黑曲霉孢子@fe3o4/泡沫金属阴极。
19、进一步地，步骤s31中，所述泡沫金属为泡沫镍、泡沫铜或泡沫铁，泡沫金属的厚度为4mm，孔隙率98％。
20、进一步地，步骤s32中，所述粘结剂为聚四氟乙烯、羧甲基纤维素钠或聚丙烯酸。
21、基于上述技术方案，本专利技术实施例至少可以产生如下技术效果：
22、(1)本专利技术提供的复合电极的制备方法，通过利用微生物的天然属性构造高活性2e-orr电极材料，黑曲霉孢子表面具有的微孔(0-4nm)可以强化氧气的传质，其杂原子(n、p)自掺杂的属性可以提高2e-orr的选择性，从传质和反应两个角度强化活性材料产生·oh。而与fe3o4/泡沫金属复合后合成的黑曲霉孢子@fe3o4/泡沫金属属于非均相电芬顿复合阴极，可以有效的产生h2o2。
23、(2)本专利技术提供的复合电极的制备方法，fe3o4立体结构中可实现fe2+与fe3+的氧化还原，fe2+作为电子供体，可有效催化电芬顿反应。此外，若将固体fe3o4制备成水基磁流体包裹住黑曲霉孢子，不仅可作为保护层，减弱气、水和电流对黑曲霉孢子团簇的冲击，同时也成为了集流体和黑曲霉孢子之间的“纽带”，将电流引至孢子表面。此外，泡沫金属(铁、铜、镍等)材料是较理想的集流体，可减小电流和电子在传递过程中的电阻，其三维开放结构和孔隙度不仅提供了大比表面积以增加活性位点，同时还有利于o2的传递。
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1.一种用于电芬顿-生物吸附耦合体系的复合电极的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
2.如权利要求1所述的用于电芬顿-生物吸附耦合体系的复合电极的制备方法，其特征在于，所述S1具体包括以下步骤：
3.如权利要求2所述的用于电芬顿-生物吸附耦合体系的复合电极的制备方法，其特征在于，步骤S11中，所述改良马丁液体培养基包括5g蛋白胨、1g酵母粉、20g葡萄糖、1gKH2PO4和0.5gMgSO4，所述改良马丁液体培养基中还添加有2％的琼脂粉制备成种子液涂布平板。
4.如权利要求2所述的用于电芬顿-生物吸附耦合体系的复合电极的制备方法，其特征在于，所述黑曲霉孢子为直径2μm的小球，比表面积大，且表面具有序微介孔，黑曲霉孢子中C、N、O和P的含量分别为62％、10.5％、22.8％和3％，还含有大量含氧官能团和C-N键。
5.如权利要求1所述的用于电芬顿-生物吸附耦合体系的复合电极的制备方法，其特征在于，所述S2具体包括以下步骤：
6.如权利要求1所述的用于电芬顿-生物吸附耦合体系的复合电极的制备方法，其特征在于，所述S3具体
7.如权利要求6所述的用于电芬顿-生物吸附耦合体系的复合电极的制备方法，其特征在于，步骤S31中，所述泡沫金属为泡沫镍、泡沫铜或泡沫铁，泡沫金属的厚度为4mm，孔隙率98％。
8.如权利要求6所述的用于电芬顿-生物吸附耦合体系的复合电极的制备方法，其特征在于，步骤S32中，所述粘结剂为聚四氟乙烯、羧甲基纤维素钠或聚丙烯酸。
...【技术特征摘要】
1.一种用于电芬顿-生物吸附耦合体系的复合电极的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
2.如权利要求1所述的用于电芬顿-生物吸附耦合体系的复合电极的制备方法，其特征在于，所述s1具体包括以下步骤：
3.如权利要求2所述的用于电芬顿-生物吸附耦合体系的复合电极的制备方法，其特征在于，步骤s11中，所述改良马丁液体培养基包括5g蛋白胨、1g酵母粉、20g葡萄糖、1gkh2po4和0.5gmgso4，所述改良马丁液体培养基中还添加有2％的琼脂粉制备成种子液涂布平板。
4.如权利要求2所述的用于电芬顿-生物吸附耦合体系的复合电极的制备方法，其特征在于，所述黑曲霉孢子为直径2μm的小球，比表面积大，且表面具有序微介孔，黑曲霉孢子中c、n、o和p的...
【专利技术属性】
技术研发人员：王婧瑶，杨永强，方皓，白星宇，马博，王海鹊，韦惟，丁扬，
申请(专利权)人：北京市生态环境保护科学研究院，
类型：发明
国别省市：
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