[发明专利]一种光电生物芬顿反应器及其制备工艺、利巴韦林废水处理工艺

权利要求书

1.一种光电生物芬顿反应装置，包括阴极室及阳极室，其特征在于：阴极室内使用S-MFO电极作为阴极，阳极室内使用碳刷作为阳极，阳极室内还填充有用于提供微生物附着点的活性炭生物电极，阴极室及阳极室通过质子交换膜隔开, S-MFO电极及碳刷由导线进行连接，并串联一个外接电阻，在阴极室上方设有用于模拟太阳光的氙灯，阴极室内设有用于提供氧气的曝气泵；

光电生物芬顿反应装置的制备工艺，包括以下步骤：

1）制备S-MFO颗粒

将1.69g的 MnSO₄·H₂O、5.56g的FeSO₄·7H₂O、4.936g的Na₂S₂O₃放入50ml去离子水中搅拌均匀后倒入含有3.78g的50mL草酸水溶液中，水浴60-80°C加热20分钟，生成的橙色沉淀物洗涤后烘干；

2）制备S-MFO阴极

将步骤1）制备好的S-MFO颗粒，加入PVDF，PVP,DMF，其中S-MFO颗粒、PVDF、PVP、DMF的质量比分别是20%：5%：3%：72%，将溶液搅拌均匀后得到S-MFO溶液，将碳毡放入制备好的S-MFO溶液中，碳毡充分吸收S-MFO溶液后，将吸收充分的碳毡放入管式炉中，500℃烧制2小时，最终获得S-MFO电极；

3）产电微生物阳极的培养

将厌氧污泥与活性炭混合培养一周，使微生物完全附着在活性炭表面，培养期间加入人工配置的营养基，得到活性炭生物电极；

4）微生物阳极的运行

将活性炭生物电极放入反应装置的阳极室中，并插入碳刷作为阳极，同时继续加入步骤3）的营养基；

5）用导线连接S-MFO电极及碳刷，并外接电阻形成闭合回路，S-MFO电极下面放入曝气泵来提供芬顿反应中所需要的氧气，阴极室上方用氙灯照射模拟可见光。

2.按照权利要求1所述的一种光电生物芬顿反应装置，其特征在于所述制备工艺的步骤1）中所述生成的橙色沉淀物经去离子水和乙醇分别洗涤三遍，放入烘箱中60℃烘干。

3.按照权利要求1所述的一种光电生物芬顿反应装置，其特征在于所述制备工艺的步骤2）中所述溶液搅拌均匀是将溶液放置于磁力搅拌器上搅拌12小时。

4.采用权利要求1所述的光电生物芬顿反应装置处理利巴韦林抗生素废水的工艺，其特征在于包括以下步骤：

1）利巴韦林废水从进水口通入调节池中，往调节池加入0.5mol/L H₂SO₄调节废水pH值至3，并投加0.5mol/L的Na₂SO₄作为光生物电芬顿反应的电解质，以提高利巴韦林废水的导电性能；

2）经步骤1）处理后的利巴韦林废水加入到光生物电芬顿反应装置的阴极室中，利巴韦林废水没过S-MFO电极，并在光生物电芬顿反应装置的阴极室上方用氙灯模拟可见光照射，进行氧化还原反应；

3）在可见光照射下及微生物提供的电场作用情况下，阴极产生的H₂O₂与阴极溶液中的Fe²⁺发生反应生成具有强氧化性能和非选择性的·OH，对利巴韦林进行开环和断裂作用，从而对利巴韦林废水进行有效处理和回收。