[发明专利]一种功能化污泥基碳三维颗粒电极的制备及其应用

权利要求书

1.一种功能化污泥基碳三维颗粒的制备方法，其特征在于包括如下步骤：

步骤1：将经80℃烘干的市政剩余污泥干粉配制成浓度为5～20wt％的溶液，用HCl调节pH值至1～3后转入反应釜中进行水热碳化处理，冷却后过滤，洗涤水热污泥至中性后于80℃下烘干；将干燥后的水热污泥粉碎并过80目筛，按泥水质量比3：2的比例逐渐加水并搅拌均匀后填入磨具中，冷冻干燥后得到粒径为5±0.2mm的水热碳化污泥颗粒；

步骤2：将获得的水热碳化污泥颗粒于氮气氛围中热处理，得到污泥基碳颗粒；再将污泥基碳颗粒浸渍于含有铁盐和锰盐的盐溶液中，置于40℃恒温摇床内震摇至溶液完全蒸干，取出后置于马弗炉中，于400℃下热处理，得到污泥碳载铁锰双金属氧化物复合材料。

2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于：

步骤1中，所述水热碳化是于160～220℃下水热碳化处理8～24h。

3.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于：

步骤2中，将获得的水热碳化污泥颗粒于900℃氮气氛围下热处理2h，得到污泥基碳颗粒。

4.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于：

步骤2中，所述铁盐为硝酸铁，所述锰盐为醋酸锰、硝酸锰、氯化锰或硫酸锰中的一种。

5.根据权利要求4所述的制备方法，其特征在于：

所述含有铁盐和锰盐的盐溶液中，铁和锰的摩尔比为0.5～5：1，其铁盐和锰盐总质量为干污泥质量的20～100wt％。

6.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于：

为防止铁盐在溶液蒸发过程中形成氢氧化铁沉淀，加入等摩尔比的柠檬酸、EDTA或氨三乙酸作为络合剂。

7.根据权利要求1-6所述的任一种方法制备得到的功能化污泥基碳三维颗粒的应用，其特征在于：是以所述功能化污泥基碳颗粒作为三维电极应用于催化湿式空气氧化系统，可有效去除废水中的有机物污染物。

8.根据权利要求7所述的应用，其特征在于包括如下步骤：

常温常压下，200mL单室双电极体系中，将所述功能化污泥基碳颗粒作为三维颗粒电极，相同尺寸的钛网分别作为阴阳极，从反应器底部鼓入空气，2.0V外加电压下，催化空气氧化TOC浓度为200mg·L^-1垃圾渗滤液，可使其在2h内矿化率达到98％以上。

9.根据权利要求8所述的应用，其特征在于：

所述三维颗粒电极的用量占反应器体积的1/3～2/3，所述阴阳极分别是包有面积为10cm²的片装磁铁的钛网，阴阳极的间距为2cm。