[发明专利]一种不锈钢基镧/钐/二氧化铈抗污电极膜及其制备工艺、应用

说明书

本发明涉及一种不锈钢基镧/钐/二氧化铈抗污电极膜及其制备工艺、应用，属于污水净化与废水资源化利用技术领域。包括如下步骤：1)不锈钢网的预处理；2)制备镧/钐/二氧化铈电催化剂；3)制备不锈钢基镧/钐/二氧化铈抗污电极膜以步骤1)获得的不锈钢网为基底，步骤2)获得的镧/钐/二氧化铈电催化剂为原料，通过热诱导相分离法制备了不锈钢基镧/钐/二氧化铈抗污电极膜。本发明的不锈钢基镧/钐/二氧化铈抗污电极膜应用于微生物燃料电池(MFC)和膜生物反应器(MBR)耦合系统并优化处理工艺，实现了制革废水中高负荷有机废水的处理和重金属离子的去除。

技术领域

本发明涉及一种不锈钢基镧/钐/二氧化铈抗污电极膜及其制备工艺、应用，属于污水净化与废水资源化利用技术领域。

背景技术

据统计，制革业是污染最严重的工业部门，该行业会产生大量盐浓度高、有机物多、有毒元素多的废水。传统的处理技术包括物理化学方法(反渗透、吸附、膜过滤、离子交换、沉淀等)和生物方法(真菌、细菌藻类和酵母等)。然而，大量化学品的使用和有毒污泥的产生阻碍了这些技术的发展。因此，制革行业正面临着寻求更清洁、经济且环境可持续的废水处理技术的压力。微生物电化学系统(MES)作为利用产电微生物的代谢活动处理废水的绿色技术，已成为最具前景的废水处理方法。而作为一种应用广泛的MES，微生物燃料电池(MFC)通过阳极产电微生物的代谢活动消耗有机物，产生电子并通过外接电路转移到阴极。在此过程中，有机物被降解的同时产生电能。作为一种高效的污水处理技术，膜生物反应器(MBR)因其出水水质优良、运行稳定等技术优势得到了广泛的应用。然而，膜污染问题增加了系统运行成本，阻碍了其在废水处理中的进一步应用。

将MFC和MBR进行技术耦合，MFC产生的微电场可以缓解MBR的膜污染，实现经济高效的废水处理。MBR表面催化剂多为贵金属或过渡金属，而二氧化铈具有优异的催化活性，镧和钐的掺杂更有助于提高它的催化效果，稀土金属催化剂应用于电极膜的制备目前并无学者进行相关方面的研究，具有潜在的研究价值。

发明内容

本发明的目的在于解决上述现有技术存在的不足之处，提供一种不锈钢基镧/钐/二氧化铈抗污电极膜及其制备方法。本发明的不锈钢基镧/钐/二氧化铈抗污电极膜应用于MFC和MBR的耦合工艺并优化处理工艺，实现了制革废水中高负荷有机废水的处理和重金属离子的去除。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

本发明的目的之一是提供一种不锈钢基镧/钐/二氧化铈抗污电极膜的制备工艺，其特殊之处在于，包括如下步骤：

1)不锈钢网的预处理

去除不锈钢网上附着的杂质并烘干，将烘干后的不锈钢网作为电极膜基底；

2)制备镧/钐/二氧化铈电催化剂

通过共沉淀法制备镧/钐/二氧化铈催化剂；

3)制备不锈钢基镧/钐/二氧化铈抗污电极膜

以步骤1)获得的不锈钢网为基底，步骤2)获得的镧/钐/二氧化铈电催化剂为原料，通过热诱导相分离法制备了不锈钢基镧/钐/二氧化铈抗污电极膜。

优选的，所述步骤1)中，去除不锈钢网上附着的杂质具体步骤为：将不锈钢网浸没在无水乙醇和丙酮的混合液中24-48h，无水乙醇与丙酮的体积比为1：2-2：1，在60-100℃下烘干；

优选的，所述步骤2)中，共沉淀法制备镧/钐/二氧化铈电催化剂的具体步骤为：首先，将六水硝酸铈(10mM)溶解于50mL去离子水中，在搅拌过程中加入六水硝酸镧和六水硝酸钐，三种稀土金属化合物中镧、钐、铈的摩尔比为(1-5)：(1-5)：1；然后，向混合溶液中滴加氨水调整pH为8，产生的沉淀通过在5000rpm离心5min分离，分离出的沉淀用去离子水清洗三次，并在60-100℃烘箱中干燥过夜；最后，烘干的样品在400℃煅烧80min,控制升温速率为5℃min^–1，保温时间为120min；