[发明专利]一种用于消除地下水硝酸盐的脱氮电极材料及其制备方法和应用

权利要求书

1.一种用于消除地下水硝酸盐的脱氮电极材料的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：

(1)将废旧的橡胶机械破碎后过筛，依次经有机溶剂浸泡、清水清洗、烘干、煅烧得炭黑；

(2)将所得炭黑和淀粉混合均匀，加入有机溶剂搅拌至混合物呈面团状；

(3)将所得混合物在硬性多孔材料基底上压实，放置至完全干燥后在硬性多孔材料上打孔，然后进行微生物挂膜即得单片脱氮电极材料；

所述微生物挂膜的方法如下：

将打孔的材料置于可密封容器中，加入硝酸盐培养液，向硝酸盐培养液内接种自养厌氧反硝化细菌，去除容器中的氧气并通入氢气和二氧化碳混合气，室温下培养，使材料表面附着一层生物膜。

2.根据权利要求1所述制备方法，其特征在于，步骤(1)中过筛后的碎屑粒径为50～500nm；所述有机溶剂为乙醇，有机溶剂中的浸泡时间为20～30分钟；烘干温度为60～100℃；煅烧在管式炉中进行，煅烧温度为800～1200℃，煅烧时间为2～3小时，煅烧时以纯氮气为保护气。

3.根据权利要求1所述制备方法，其特征在于，步骤(2)中淀粉质量为炭黑质量的1～3倍，有机溶剂为乙醇；呈面团状的混合物中含水量为2～5％。

4.根据权利要求1所述制备方法，其特征在于，步骤(3)中所述硬性多孔材料基底为钛网或不锈钢网，目数为50～100目，整个材料的孔隙率为10～30％；放置时间为12～24小时。

5.根据权利要求1所述制备方法，其特征在于，硝酸盐培养液中硝酸盐的浓度为20～30mg/L；培养时间为5～10天，每天定时从容器中取出20～40％的硝酸盐培养液，并添加同等浓度的新鲜的硝酸盐培养液，同时补充氢气。

6.根据权利要求1所述制备方法，其特征在于，所述自养厌氧反硝化细菌由如下方法驯化得到：

(1)从污水处理厂采集含有自养型菌的水样；

(2)将所得水样在9000～13000g转速下离心5～8min，取沉淀物，用清水洗2～4次；

(3)将步骤(2)中所得沉淀物置于可密封容器中，加入硝酸盐浓度为20～30mg/L的硝酸盐培养液，去除容器中的氧气并通入氢气和二氧化碳混合气；

(4)将可密封容器在摇床中培养，设置转速为120～180rpm，室温下培养30～50天，每天定时从容器中取出20～40％的硝酸盐培养液，并添加同等浓度的新鲜的硝酸盐培养液，同时补充氢气。

7.一种如权利要求1～6任一权利要求所述制备方法制备得到的脱氮电极材料。

8.一种利用如权利要求7所述脱氮电极材料处理地下水的方法，其特征在于，包括如下步骤：

将利用电化学方法充电子后的若干片单片脱氮电极材料依次间隔排布于待处理的地下水流通区域内，相邻单片脱氮电极材料的通孔交错布置，且所有单片脱氮电极材料之间依次串联连接，地下水依次经单片脱氮电极材料处理，脱除地下水中的硝酸盐。

9.根据权利要求8所述方法，其特征在于，相邻单片脱氮电极材料平行放置、相邻单片脱氮电极材料之间的间距为1～3米。