[发明专利]一种电活化亚硫酸根对水体消毒同步产氢的方法

权利要求书

1.一种电活化亚硫酸根对水体消毒同步产氢的方法，其特征在于，所述方法是利用电化学方法，使水样在电化学水处理装置内进行细菌灭活同步产氢，且不产生二次污染，它包括以下步骤：在外加直流电场条件下，将含大肠杆菌的水样加入至电化学反应器，并得到高效灭活并同步产氢；所述电化学反应器采用改性碳纤维阳极和采用次磷酸盐还原法制备得到的材料作为自支撑磷化钴镍阴极；

所述改性碳纤维阳极的制备方法包括以下步骤：

S1：将1.0～3.0g的三聚氰胺在氮气气氛下的管式炉中煅烧，在以5～10℃min^-1的升温速率加热，于550℃保持4h，形成C₃N₄；将C₃N₄和葡萄糖以2:1的比例混合并加入1～5mL的氨水和10～20mL的水溶液，混合均匀，进行水热反应在120℃保持2h，收集反应后的混合物，并转移到管式炉中煅烧，在氮气气氛下以5～10℃min^-1的升温速率加热，并将该混合物于800～1000℃保持1～4小时，氮气保护下冷却至室温，取出研磨，得到碱性葡萄糖修饰的C₃N₄高温碳化的氮掺杂的活性碳，将所述碱性葡萄糖修饰的C₃N₄高温碳化的氮掺杂的活性碳作为活性物质；

S2：预处理：将碳纤维布剪成若干个2cm×2cm面积碳纤维布块，采用30％的硝酸处理2h，并用超声波震荡清洗，再依次用蒸馏水和无水乙醇清洗、烘干、备用清洗和烘干，此酸刻蚀过程可增加活性位点；

S3：阳极组装：采用所述S2步骤得到的碳纤维布为基体材料，将4～8mg的所述S1步骤得到的活性物质在2～5mL乙醇和水的混合溶液中进行超声分散20～30min，然后滴入100～200μL的粘结剂Nafion，继续超声分散10～20min得到均匀的浆液；将浆液用高压喷枪均匀喷射在碳纤维布上并在红外灯下烘干，称重计算所述活性物质的质量；

所述自支撑磷化钴镍阴极材料的制备方法，包括如下步骤：

M1：预处理：将泡沫钴镍剪成2cm×2cm×1mm，若干；用20％的盐酸溶液浸泡，并用超声波震荡清洗，再依次用蒸馏水和无水乙醇清洗、烘干、备用，得干净的泡沫钴镍A；

M2：将5.0～10.0g的次磷酸钠与泡沫钴镍A以5:1的比列分别置于刚玉坩埚，且装有次磷酸钠的坩埚放在管式炉气流上游，而承载泡沫钴镍的坩埚则置于气流下游；在惰性气体保护下以5℃min^-1的升温速率升温至300℃的最高温度煅烧，煅烧过程中在所述最高温度保温2h；

M3：在惰性气体保护下冷却至室温，收集，获得的产物依次用乙醇和去离子水离心清洗数次，烘干，备用。

2.根据权利要求1所述的一种电活化亚硫酸根对水体消毒同步产氢的方法，其特征在于，所述S3步骤采用的粘结剂Nafion的浓度为5wt％。

3.根据权利要求1所述的一种电活化亚硫酸根对水体消毒同步产氢的方法，其特征在于，所述S3步骤中的乙醇和水的混合溶液为采用乙醇和水按体积比为3:1配制而成的。

4.根据权利要求1所述的一种电活化亚硫酸根对水体消毒同步产氢的方法，其特征在于，所述M1中泡沫钴镍的钴含量为5wt％。

5.根据权利要求1所述的一种电活化亚硫酸根对水体消毒同步产氢的方法，其特征在于，所述M2中的惰性气体为氮气或氩气。

6.根据权利要求1所述的一种电活化亚硫酸根对水体消毒同步产氢的方法，其特征在于，所采用电解质溶液为硫酸钠和亚硫酸钠。

7.根据权利要求1所述的一种电活化亚硫酸根对水体消毒同步产氢的方法，其特征在于，所述外加直流电场的电压设置为1～4V。

8.根据权利要求6所述的一种电活化亚硫酸根对水体消毒同步产氢的方法，其特征在于，所述亚硫酸钠浓度控制在0.1～3mM。