[发明专利]一种竹炭基生物电极的制备方法与应用

说明书

本发明涉及一种竹炭基生物电极的制备方法与应用，主要以废弃竹屑和酒糟回收为基础，属于废弃资源回收再利用领域。本发明中所述竹炭基生物电极通过以下制备方法得到，所述制备方法如下：将质量为10～20g的竹屑、质量为10～30g的酒糟、质量为3～9g的膨润土和质量为0～0.05g的十二烷基磺酸钠混合，搅拌均匀后对其混合物进行定形，得到竹屑复合材料，并在室温下干燥6～12h，然后置于350～750℃条件下热解30～150min，自然冷却后得到竹炭基生物电极。该竹炭基生物电极是将废弃的竹屑和酒糟，与膨润土和十二烷基磺酸钠混合，定形后进行热解，制备出竹炭基生物电极。

技术领域

本发明涉及一种竹炭基生物电极的制备方法与应用，主要以废弃竹屑和酒糟回收为基础，属于废弃资源回收再利用领域。

背景技术

我国是产竹大国，竹屑是竹加工过程中产生的副产品，竹企大多将生产过程中产生的竹屑当垃圾处理；黄酒是最古老的酒类之一，且来源于中国，黄酒在酿造过程中会产生副产物黄酒糟，其主要成分为乙醇、淀粉和蛋白质等，如何对其进行资源利用备受关注。

随着我国生态文明建设的不断发展，对于新污染物和氮氧化物的管控与治理也越来越严格，据研究与调查显示，医化行业在生产过程中会排放大量二氯甲烷、三氯甲烷、抗生素等新污染物；而制药废气治理、垃圾焚烧、燃煤过程中会产生大量氮氧化物，这些污染物的排放均会对生态环境和人类健康产生巨大风险，在“双碳”背景下，如何实现废弃物的资源化和污染物的减量化，已成为当前的研究热点。

生物电化学是一种利用电极表面微生物降解污染物的技术，可将新污染物和氮氧化物转为为CO₂和N₂等，减少污染物的排放，且在降解过程中产生一定的电能，电极是生物电化学处理过程的核心单元，是污染物代谢的主要载体，制备一种具有生物相容性高、成膜速度快、环境友好的生物电极是实现污染物生物电化学转化的重要前提；同时，污染物的种类、电极的亲疏水性等都会影响污染物在电极表面的吸附量，从而影响降解效率。

综上所述，回收再利用废弃竹屑和酒糟，制备、优化竹炭基生物电极用于新污染物和氮氧化物的处理，既能实现废弃物的资源化再利用，又能实现污染物的减量化，是一条生态环境可持续发展的新途径。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术中存在的上述不足，而提供一种设计合理，将废弃竹屑和酒糟合理利用制备出高效竹炭基生物电极，并应用于污染物处理领域，实现了固体废弃物的资源化和环境污染物的减量化的竹炭基生物电极的制备方法与应用。

本发明解决上述问题所采用的技术方案是：该竹炭基生物电极的制备方法，其特点在于：所述竹炭基生物电极通过以下制备方法得到，所述制备方法如下：将质量为10～20g的竹屑、质量为10～30g的酒糟、质量为3～9g的膨润土和质量为0～0.05g的十二烷基磺酸钠混合，搅拌均匀后对其混合物进行定形，得到竹屑复合材料，并在室温下干燥6～12h，然后置于350～750℃条件下热解30～150min，自然冷却后得到竹炭基生物电极。该竹炭基生物电极是将废弃的竹屑和酒糟，与膨润土和十二烷基磺酸钠混合，定形后进行热解，制备出竹炭基生物电极。

进一步地，所述竹屑为竹加工过程中产生的废弃竹屑粉，目数为50～200目，所述酒糟为黄酒酿造过程中产生的废弃黄酒糟，目数小于200目，含水率40%～70%。

进一步地，将竹屑复合材料定形成长和宽为2～10cm、高度为0.5～3cm的长方体的竹炭基生物电极，将竹屑复合材料定形成直径为1～5cm的球体的竹炭基生物电极，将竹屑复合材料定形成直径为1～5cm、高为1～5cm的圆柱体的竹炭基生物电极。

进一步地，本发明的另一个技术目的在于提供一种竹炭基生物电极的应用。

本发明的上述技术目的是通过以下技术方案得以实现的。