[发明专利]一种利用污泥中的蛋白质制备超级电容器电极材料的方法

说明书

本发明公开了一种利用污泥中的蛋白质制备超级电容器电极材料的方法，所述方法包括：污泥中蛋白质的溶解步骤：向待处理污泥中加入氢氧化物，调节pH值为10‑13，之后进行水热处理，得到污泥悬浊液；蛋白质的沉淀和回收步骤：向所述污泥悬浊液中加入蛋白质沉淀剂，进行反应，之后进行固液分离得到蛋白质沉淀。蛋白质活化碳化步骤：将所述蛋白质沉淀进行研磨，之后加入活化剂，均匀混合，得到混合物；将所述混合物进行活化‑碳化，之后进行洗涤及干燥，得到蛋白质基多孔碳。本发明可在溶解过程中获得高含量的溶解态蛋白，以及在活化碳化后获得具有较大比表面积、微孔体积比的超级电容器用多孔炭材料。

技术领域

本发明属于污泥处理技术领域，具体涉及一种利用污泥中的蛋白质制备超级电容器电极材料的方法。

背景技术

随着当今社会对可持续发展越来越重视，污水处理厂正面临新的挑战。目前活性污泥法被广泛的应用于全球范围内的城市和工业污水处理厂，但是其会导致问题的转移，例如消耗能源储备、产生废弃污泥和温室气体。并且随着人口和工业的扩张以及出水标准制定的更加严格，污水处理厂在消耗更多的能源。污水中资源的再利用被认为是解决这些问题的潜在方法。如果能从污水中回收有用的化学物质，例如碳、氮、磷等，那么污水处理厂的运行成本就可以得到补偿。然而，简单的回收污水中营养物质的成本是很高的。需要寻求合适的方法来将污水中有价值的资源(例如蛋白质)转化成商业级的产品。

发明内容

针对现有技术存在的不足及缺陷，本发明的目的在于提供一种利用污泥中的蛋白质制备超级电容器电极材料的方法。

本发明解决技术问题所采用的技术方案如下：

一种利用污泥中的蛋白质制备超级电容器电极材料的方法，包括：

污泥中蛋白质的溶解步骤：向待处理污泥中加入氢氧化物，调节pH值为10-13(例如11、11.5、12、12.5)，之后进行水热处理，得到污泥悬浊液；

蛋白质的沉淀和回收步骤：向所述污泥悬浊液中加入蛋白质沉淀剂，进行反应，之后进行固液分离得到蛋白质沉淀。

蛋白质活化碳化步骤：将所述蛋白质沉淀进行研磨，之后加入活化剂，均匀混合，得到混合物；将所述混合物进行活化-碳化，之后进行洗涤及干燥，得到蛋白质基多孔碳(即超级电容器的电极材料)。

在上述利用污泥中的蛋白质制备超级电容器电极材料的方法中，作为一种优选实施方式，在所述污泥中蛋白质的溶解步骤中，所述待处理污泥为经过搅拌处理的污泥。

在上述利用污泥中的蛋白质制备超级电容器电极材料的方法中，作为一种优选实施方式，在所述污泥中蛋白质的溶解步骤中，所述氢氧化物以溶液的形式加入，优选地，所述氢氧化物为氢氧化钠、氢氧化钾、氢氧化镁和氢氧化钙中的至少一种。碱处理能够在常温下通过投加碱性物质的方式破坏污泥中细胞胞外聚合物，破裂细胞结构，进而加快大分子有机物质的分解溶解，提高污泥的溶解率，从而改善污泥厌氧消化性能。

在上述利用污泥中的蛋白质制备超级电容器电极材料的方法中，作为一种优选实施方式，在所述污泥中蛋白质的溶解步骤中，所述水热处理的时间为55-65min(例如56min、58min、60min、62min、64min等)，温度为130-150℃(例如135℃、140℃、145℃等)；所述水热处理在搅拌条件下进行，所述搅拌的速度为400-600rpm(405rpm、420rpm、450rpm、500rpm、520rpm、550rpm、570rpm、590rpm)；优选地，所述水热处理在惰性气体保护下进行，以防止污泥中无机物和有机物等被氧化；更优选地，所述惰性气体为氮气。