[发明专利]一种活性炭复合阴极的制备及耦合微生物燃料电池系统用于工业有机酸废水处理

摘要

一种活性炭复合阴极的制备及耦合微生物燃料电池系统用于工业有机酸废水处理，以活性碳颗粒为基底，通过原位生长和溶胶‑凝胶法负载上MnO2/TiO2/g‑C3N4。利用MnO2/TiO2/g‑C3N4@GAC阴极耦合微生物燃料电池，实现对高浓度工业有机酸废水的高效处理。本发明的电极本身导电性极好，具有较高的电化学性能和氧还原能力，抗污染性能强，长期运行可保持较高的活性和稳定性。将其作为MFC阴极处理实际工业有机酸废水，可以提高体系产电能力，促进ORR反应和污染物的去除，提高出水水质，达到长期连续稳定运行。该系统操作简便，处理效率高，容积负荷大，能够实现装置出水水质的长期稳定，有利于开展放大实验。

主权项

1.一种新型活性炭复合阴极的制备方法，其特征在于，步骤如下：(1)将活性炭颗粒在0.05mol/L的高锰酸钾溶液中浸泡3h以上，取出后用去离子水冲洗3～5遍，在100℃下干燥4h；(2)将步骤(1)得到的处理后的活性炭颗粒在350℃下煅烧3h，升温速率5℃/min，期间持续隔氧通入氮气，制得MnO₂@GAC；(3)将三聚氰胺在550℃下煅烧4h，升温速率5℃/min，得到淡黄色固体，将其研磨，筛分后，均匀混合在18.5wt.％的盐酸溶液中，超声分散均匀；然后用去离子水离心洗涤至溶液Ph＝7，烘干后得到g‑C₃N₄备用；(4)将乙醇、纯水、浓盐酸、钛酸丁酯、g‑C₃N₄按1700mL：30mL：1mL：100mL：1.85g的比例混合均匀，静置48h；(5)将步骤(2)制得的MnO₂@GAC加入到步骤(4)的混合溶液中，搅拌后在60～80℃下干燥4～6h；将烘干后的固体置于管式炉中，400℃煅烧2～3h，升温速率5℃/min，期间持续通入氮气，得到MnO₂/TiO₂/g‑C₃N₄@GAC备用。