一种功能化生物炭量子点掺杂导电纤维电极制备及电强化微生物负载中的应用
摘要文本
一种功能化生物炭量子点掺杂导电纤维电极制备及电强化微生物负载中的应用。将BCQDs引入PA66中，BCQDs表面功能化形成的胺基能增加其与PA66的相容性；纳米级别的BCQDs有利于其在PA‑BC纤维丝表面均匀分散，提高纤维丝的导电能力；均匀分散的BCQDs作为微生物负载的有效位点，其良好的导电性能也可有效强化微生物电子传递过程，促进微生物代谢作用。将PA‑BC纤维丝制备成纤维电极作为功能微生物载体，通过改变运行条件，构建定向电强化功能菌群高效增殖体系。在外加电场的作用下，可强化菌群内部微生物电子传递过程，促进该过程对降解特征污染物的选择性，实现该电强化体系对特征污染物的高效、低耗降解与矿化。
申请人信息
- 申请人:华北电力大学
- 申请人地址:102200 北京市昌平区北农路2号
- 发明人: 华北电力大学
专利详细信息
| 项目 | 内容 |
|---|---|
| 专利名称 | 一种功能化生物炭量子点掺杂导电纤维电极制备及电强化微生物负载中的应用 |
| 专利类型 | 发明申请 |
| 申请号 | CN202311544461.0 |
| 申请日 | 2023/11/20 |
| 公告号 | CN117585792A |
| 公开日 | 2024/2/23 |
| IPC主分类号 | C02F3/00 |
| 权利人 | 华北电力大学 |
| 发明人 | 于明川; 牛军峰; 周玉菲; 张小霞; 童延斌; 鲁建江 |
| 地址 | 北京市昌平区朱辛庄北农路2号 |
专利主权项内容
1.一种功能化生物炭量子点掺杂导电纤维电极的制备方法，其特征在于，步骤如下：步骤1：制备尼龙66材料；步骤2：选择干燥的竹子作为生物炭前体，将其破碎为水平尺寸范围在20-30mm之间体块后，投加到KOH水溶液中，得到反应液，控制竹子与KOH投加的质量比为3 : 1-2 : 1，KOH的浓度为0.5-0.8mol/L；将反应液加热到40℃，搅拌反应24h；之后，过滤反应液，使用去离子水和乙醇交替清洗竹子，去除KOH和熟化分解的大分子有机物，再干燥，得到熟化后的竹子；步骤3：将步骤2中干燥的熟化后的竹子放入石墨管中，同时投加质量比为1 : 2的NHCl和KCl混合物，其中熟化后的竹子与NHCl和KCl混合物投加质量比2 : 1-1 : 1；将石墨管放入焦耳超快速加热装置，在真空条件下，100ms升温至反应温度1000℃，维持反应温度时间10s，降温时间为10s，然后重复一次上述加热-维持-降温过程，待反应结束后，取出生物炭材料放入0.1mol/L的KOH水溶液中，搅拌12h，抽滤，再放入0.1mol/L的HCl水溶液中，搅拌12h，抽滤，使用去离子水冲洗生物炭材料，直至出水pH＝5为止；取出生物炭材料于60℃温度条件下干燥，得到生物炭材料；44步骤4：将步骤3中生物炭材料放入球磨机中，采用湿磨方式，生物炭材料与水的投加质量比为3 : 2-1 : 1，球磨30-60min，转速4000rpm，取出生物炭材料使用去离子水进行超声分散，抽滤分散液，将黑色滤液取出，采用冷冻干燥方式，得到生物炭量子点BCQDs材料；将步骤1中PA66材料加热至250℃，熔融状态下加入BCQDs材料，两者质量比为7 : 3-9 : 1，在熔融态下搅拌30min，再通过挤出机加工形成PA-BC纤维丝，再通过纺织机将PA-BC纤维丝固定与间隔适当的两根不锈钢金属管上，形成能用于负载微生物的固定式纤维帘，纤维长度范围：50-2000mm，即得到功能化生物炭量子点掺杂导电纤维电极。