[发明专利]生物质炭电极的制备方法及其应用

说明书

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。

技术领域

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

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。

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。

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。作为一种廉价且丰富的碳源，生物质已被用作制备碳及其复合材料基材料，以获得理想性能锂/钠离子电池的潜在且成功的原材料。但是，现有的生物质材料的制备方法较为复杂、成本高，在水处理消毒杀菌中很少应用，因此需要一种简单、成本低、可以大规模制备的方法，并广泛应用于环境处理中。

发明内容

针对上述技术问题，本公开提供了一种生物质炭电极的制备方法及其应用，以期至少部分地解决上述技术问题。

为了解决上述技术问题，本公开的一方面提供了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：将上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，在上述第一预设温度下进行预热第一段预设时间；

步骤S2.2：以上述第一升温速率进行升温，使温度从上述第一预设温度升温到第二预设温度，在上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。

在其中一个实施例中，在步骤S1中，上述橘子皮的大小包括边长为1～3cm的正方形小块。

在其中一个实施例中，在步骤S1中，上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。

在其中一个实施例中，在步骤S2中，上述惰性气体包括：氮气或氩气。

在其中一个实施例中，在步骤S2.1中，上述第一升温速率包括：5～20℃/min。

在其中一个实施例中，在步骤S2.1中，上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。