CN116675300A - 一种用于工厂化循环水养殖的双电路氨氮去除方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种电极，所述电极包括：负载有金属钯的碳纤维片和导电层，导电层附着在负载有金属钯的碳纤维片表面，其中，导电层的原料包括：改性石墨烯、分散剂和粘结剂。本发明还公开了上述电极的制备方法和其在除去废水中氨氮中的应用。本发明还公开了一种双电路氨氮去除装置，包括：电解池和电氧化池，电解池被NH4 +交换膜分隔成阴极室和阳极室，电解池的阴极室中设置有阴极、电解池的阳极室中设置有阳极；电解池的阴极室与电氧化池连通，电氧化池中设置有阳极和阴极，电解池中的阳极为上述电极。本发明还公开了一种用于工厂化循环水养殖的双电路氨氮去除方法。本发明可以高效去除养殖废水中的氨氮。
Description
技术领域
本发明涉及废水处理技术领域，尤其涉及一种用于工厂化循环水养殖的双电路氨氮去除方法。
背景技术
工厂化循环水养殖是集水产养殖技术、现代工业和信息化技术于一体的高度集约化养殖模式；通过对养殖水体进行物理过滤、生物净化、杀菌消毒、脱气增氧等一系列处理，使全部或部分养殖水得以循环利用。养殖过程全程受控，具有节水、节地、节约控温能耗、养殖环境稳定、养殖生物生长速度快和降低环境污染等显著优势；被誉为“二十一世纪最具潜力的养殖模式”，是我国水产养殖转方式、调结构、低碳绿色发展的重要方向和未来发展趋势。
在工厂化循环水养殖***中，由于鱼类的***物和食物残渣分解会产生大量的氨氮，在养殖密度较高、水体体积有限的循环水***中，会导致养殖水质迅速恶化。由于水体中的氨氮和亚硝酸盐含量过高会对养殖生物造成毒害作用，氨氮含量超过1mg/L时将会对鱼类摄食行为产生影响，氨氮含量超过2mg/L时将会引起养殖生物大量死亡。为了避免***中氨氮的积累，目前经常采用生物硝化处理来降低水中的氨氮含量。然而，传统的生物硝化反应器存在着挂膜时间长、易受温度影响、效率低、占地面积大等弊端。因此，采用新的技术来避免这些有毒化合物的积累和达到有效的去除效果是十分有必要的，这样就必须考虑养殖水的再次利用以减少环境问题、节省运行成本。
近年来电化学氧化作为高级氧化技术在污水处理领域得到了广泛的应用。尤其是垃圾渗滤液、养猪场废水、污泥消化液等高氨氮的污水中。但是工厂化循环水养殖***中的氨氮浓度较低，且含有易氧化的细微固体悬浮颗粒，且处理后的水体需要回流使用。采用电化学氧化进行工厂化循环水养殖***的氨氮去除，依然面临能耗高、氨氮去除率低等问题。
发明内容
基于背景技术存在的技术问题，本发明提出了一种电极及其制备方法、应用，还提出了一种双电路氨氮去除装置、一种用于工厂化循环水养殖的双电路氨氮去除方法；本发明可以高效去除养殖废水中的氨氮。
本发明提出了一种电极，所述电极包括：负载有金属钯的碳纤维片和导电层，导电层附着在负载有金属钯的碳纤维片表面，其中，导电层的原料包括：改性石墨烯、分散剂和粘结剂。
优选地，在改性石墨烯的制备过程中，将硅酸、氢氧化钠和水混匀，一次加入铝酸钠混匀，然后加入氧化石墨烯混匀，静置30-40h，然后二次加入铝酸钠，并加入硫酸铝混匀，于110-120℃水热反应20-24h，固液分离，干燥得到改性石墨烯。
本发明在碳纤维片表面负载金属钯，可以在电氧化阶段起到催化作用，在较低电压下，促进氯气的生成，提高氨氮去除效率，并降低能耗；在碳纤维片表面负载导电层，改性石墨烯与金属钯相互配合，可以进一步促进电氧化，提高氨氮去除效率。
本发明将氧化石墨烯均匀分散在盐溶液中，在石墨烯表面原位生成分子筛，使得分子筛均匀分散在石墨烯表面，避免分子筛团聚；并且均匀分散的分子筛也可以避免石墨烯的团聚；石墨烯和分子筛相互配合，可以大幅提高分子筛的吸附性能，提高对氨氮的吸附，且石墨烯具有导电性，可以避免非导电的分子筛对电极性能的影响。
另外导电层中含有的石墨烯和分子筛，可以提高电极的亲水性，可以避免电氧化生成的氯气保留在电极表面融合形成气膜，降低电氧化的性能，使得氯气气泡在体积较小时就从电极表面离开，从而进一步促进电氧化性能。
优选地，在改性石墨烯的制备过程中，硅酸摩尔量、铝酸钠总摩尔量的比值为1:0.4-0.5。
优选地，在改性石墨烯的制备过程中，硅酸、氢氧化钠的摩尔比为1:0.4-0.5。
优选地，在改性石墨烯的制备过程中，硅酸、硫酸铝的摩尔比为1:0.01-0.02。
优选地，在改性石墨烯的制备过程中，一次加入铝酸钠、二次加入铝酸钠的摩尔比为8-9:1。
优选地，在改性石墨烯的制备过程中，硅酸、氧化石墨烯的比值为1mol:1.2-1.5g。
选用合适比例的硅酸、铝酸钠、硫酸铝、氢氧化钠可以在石墨烯表面均匀生成分子筛。
优选地，改性石墨烯、分散剂、粘结剂的重量比为4-6:4-6:100。
优选地，分散剂为聚乙烯吡咯烷酮。
上述粘结剂可以为聚偏氟乙烯等。
选用合适的分散剂、改性石墨烯的加入量可以使得电极具有合适的亲水性，避免电氧化时形成气膜。
本发明还提出了上述电极的制备方法，包括如下步骤：将碳纤维布在氯铂酸溶液中均匀分散，进行反应，固液分离，干燥得到负载有金属钯的碳纤维片；取改性石墨烯、分散剂和粘结剂与有机溶剂混匀，然后涂覆于负载有金属钯的碳纤维片表面，干燥得到电极。
优选地，反应温度为160-170℃，反应时间为2-2.5h。
优选地，氯铂酸溶液的质量分数为8-12wt％。
优选地，氯铂酸溶液的溶剂为乙二醇和水；优选乙二醇和水的体积比为2:1。
优选地，有机溶剂为N,N-二甲基甲酰胺或N,N-二甲基乙酰胺。
本发明还提出了上述电极在除去废水中氨氮中的应用。
所述废水可以为海水养殖废水、淡水养殖废水等。
本发明还提出了一种双电路氨氮去除装置，包括：电解池和电氧化池，电解池被NH4 +交换膜分隔成阴极室和阳极室，电解池的阴极室中设置有阴极、电解池的阳极室中设置有阳极；电解池的阴极室与电氧化池连通，电氧化池中设置有阳极和阴极，电解池中的阳极为上述电极。
上述电解池中的阴极可以为碳纤维片等。不限定电解池中阴极、阳极的材料，能发生电解即可。上述NH4 +交换膜可以选择性的使NH4 +通过，可从市场购得。
本发明还提出了一种用于工厂化循环水养殖的双电路氨氮去除方法，包括如下步骤：将养殖废水输送至上述双电路氨氮去除装置的电解池阳极室中，经电解处理使得NH4 +通过交换膜进入电解池阴极室，然后NH4 +通过水循环进入电氧化池，电氧化池装有含Cl-的水溶液，进行电氧化处理，然后将电氧化池中的水输送至电解池阴极室，在电解池和电氧化池中循环进行电解-电氧化处理至NH4 +被去除，然后将电解池阳极室中的水作为养殖水重新使用。
本发明设计双电路氨氮去除装置结合使用本发明所述电极，可以有效去除养殖废水中低浓度的氨氮，且能耗低。
优选地，电解的电压为4-5V，电氧化的电压为5-6V。
本发明通过调节合适的电解、电氧化电压，可以在较小能耗的前提下，实现高效去除氨氮。
上述循环进行电解-电氧化处理，可以处理至NH4 +的浓度≤0.1mg/L时停止。
不限定上述电氧化池的水中Cl-的浓度，能顺利进行电氧化处理即可。
上述养殖废水经过滤后，再输送至上述双电路氨氮去除装置的电解池阳极室中。
有益效果：
1.本发明在碳纤维片表面负载金属钯，可以在电氧化阶段起到催化作用，在较低电压下，促进氯气的生成，提高氨氮去除效率，并降低能耗；在碳纤维片表面负载导电层，改性石墨烯与金属钯相互配合，可以进一步促进电氧化，提高氨氮去除效率；
2.本发明在石墨烯表面原位生成分子筛，使得分子筛均匀分散在石墨烯表面，避免分子筛团聚；并且均匀分散的分子筛也可以避免石墨烯的团聚；石墨烯和分子筛相互配合，可以大幅提高分子筛的吸附性能，提高对氨氮的吸附，且石墨烯具有导电性，可以避免非导电的分子筛对电极性能的影响；
3.导电层中含有的石墨烯和分子筛，可以提高电极的亲水性，可以避免电氧化生成的氯气保留在电极表面融合形成气膜，降低电氧化的性能，使得氯气气泡在体积较小时就从电极表面离开，从而进一步促进电氧化性能；
4.本发明设计双电路氨氮去除装置结合使用本发明所述电极，可以有效去除养殖废水中低浓度的氨氮，且能耗低。
附图说明
图1为用于工厂化循环水养殖的双电路氨氮去除方法的流程示意图。
具体实施方式
下面，通过具体实施例对本发明的技术方案进行详细说明。
实施例1
一种电极，所述电极包括：负载有金属钯的碳纤维片和导电层，导电层附着在负载有金属钯的碳纤维片表面，其中，聚合物导电层的原料包括：改性石墨烯、聚乙烯吡咯烷酮和聚偏氟乙烯；改性石墨烯、聚乙烯吡咯烷酮和聚偏氟乙烯的重量比为4:6:100；
在改性石墨烯的制备过程中，将0.1mol硅酸、0.04mol氢氧化钠和100ml水混匀，一次加入0.045mol铝酸钠，搅拌混匀1h，然后加入0.15g氧化石墨烯超声搅拌30min混匀，静置30h，然后二次加入0.005mol铝酸钠，并加入0.002mol硫酸铝，超声搅拌30min混匀，以2℃/min的速率升温至于110℃水热反应24h，过滤，水洗滤饼，80℃烘干得到改性石墨烯。
上述电极的制备方法，包括如下步骤：将碳纤维布加入质量分数为8wt％的氯铂酸溶液(溶剂为体积比为2:1的乙二醇和水的混合溶剂)，超声搅拌30min均匀分散，升温至170℃反应2h，过滤，水洗滤饼，40℃真空干燥得到负载有金属钯的碳纤维片；
取改性石墨烯、聚乙烯吡咯烷酮和聚偏氟乙烯加入N,N-二甲基乙酰胺中搅拌混匀，真空脱泡得到固含量为10wt％的涂料，然后涂覆于负载有金属钯的碳纤维片表面，40℃真空干燥得到电极。
实施例2
一种电极，所述电极包括：负载有金属钯的碳纤维片和导电层，导电层附着在负载有金属钯的碳纤维片表面，其中，聚合物导电层的原料包括：改性石墨烯、聚乙烯吡咯烷酮和聚偏氟乙烯；改性石墨烯、聚乙烯吡咯烷酮和聚偏氟乙烯的重量比为6:4:100；
在改性石墨烯的制备过程中，将0.1mol硅酸、0.05mol氢氧化钠和100ml水混匀，一次加入0.036mol铝酸钠，搅拌混匀1h，然后加入0.12g氧化石墨烯超声搅拌30min混匀，静置40h，然后二次加入0.004mol铝酸钠，并加入0.001mol硫酸铝，超声搅拌30min混匀，以2℃/min的速率升温至于120℃水热反应20h，过滤，水洗滤饼，80℃烘干得到改性石墨烯。
上述电极的制备方法，包括如下步骤：将碳纤维布加入质量分数为12wt％的氯铂酸溶液(溶剂为体积比为2:1的乙二醇和水的混合溶剂)，超声搅拌30min均匀分散，升温至160℃反应2.5h，过滤，水洗滤饼，40℃真空干燥得到负载有金属钯的碳纤维片；
取改性石墨烯、聚乙烯吡咯烷酮和聚偏氟乙烯加入N,N-二甲基乙酰胺中搅拌混匀，真空脱泡得到固含量为10wt％的涂料，然后涂覆于负载有金属钯的碳纤维片表面，40℃真空干燥得到电极。
实施例3
一种电极，所述电极包括：负载有金属钯的碳纤维片和导电层，导电层附着在负载有金属钯的碳纤维片表面，其中，聚合物导电层的原料包括：改性石墨烯、聚乙烯吡咯烷酮和聚偏氟乙烯；改性石墨烯、聚乙烯吡咯烷酮和聚偏氟乙烯的重量比为5:5:100；
在改性石墨烯的制备过程中，将0.1mol硅酸、0.045mol氢氧化钠和100ml水混匀，一次加入0.04mol铝酸钠，搅拌混匀1h，然后加入0.14g氧化石墨烯超声搅拌30min混匀，静置36h，然后二次加入0.005mol铝酸钠，并加入0.0015mol硫酸铝，超声搅拌30min混匀，以2℃/min的速率升温至于115℃水热反应22h，过滤，水洗滤饼，80℃烘干得到改性石墨烯。
上述电极的制备方法，包括如下步骤：将碳纤维布加入质量分数为10wt％的氯铂酸溶液(溶剂为体积比为2:1的乙二醇和水的混合溶剂)，超声搅拌30min均匀分散，升温至165℃反应2.5h，过滤，水洗滤饼，40℃真空干燥得到负载有金属钯的碳纤维片；
取改性石墨烯、聚乙烯吡咯烷酮和聚偏氟乙烯加入N,N-二甲基乙酰胺中搅拌混匀，真空脱泡得到固含量为10wt％的涂料，然后涂覆于负载有金属钯的碳纤维片表面，40℃真空干燥得到电极。
对比例1
电极为负载有金属钯的碳纤维片，其制备方法同实施例3。
对比例2
一种电极，所述电极包括：碳纤维片和导电层，导电层附着在碳纤维片表面，其中，聚合物导电层的原料包括：改性石墨烯、聚乙烯吡咯烷酮和聚偏氟乙烯；改性石墨烯、聚乙烯吡咯烷酮和聚偏氟乙烯的重量比为5:5:100；改性石墨烯的制备方法同实施例3。
实施例4
一种用于工厂化循环水养殖的双电路氨氮去除方法，包括如下步骤：
取双电路氨氮去除装置，包括：电解池和电氧化池，电解池被NH4 +交换膜分隔成阴极室和阳极室，电解池的阴极室中设置有阴极、电解池的阳极室中设置有阳极；电解池的阴极室与电氧化池连通，电氧化池中设置有阳极和阴极，电解池中的阴极为碳纤维片，分别用实施例1-3和对比例1-2的电极作为电解池中的阳极；
取养殖欧洲舌齿鲈的养殖废海水(其pH＝7.5，氨氮浓度为1.5mg/L)，用微滤机过滤后，输送至上述双电路氨氮去除装置的电解池阳极室中，调节电压为5V进行电解，使得NH4 +通过交换膜进入电解池阴极室，然后NH4 +通过水循环进入电氧化池，电氧化池装有含浓度为2mg/L的Cl-的水溶液，调节电压为6V进行电氧化，然后将水输送至电解池阴极室，在电解池和电氧化池中循环进行电解-电氧化处理0.5h，断开电源，检测电解池阴极室水中的NH4 +浓度，计算氨氮去除率，结果如表1所示；将电解池阳极室中的水输送至养殖池作为养殖水重新使用，用于工厂化循环水养殖的双电路氨氮去除方法的流程示意图如图1所示。
表1检测结果
| 分组 | 氨氮去除率％ |
| 实施例1 | 97.8 |
| 实施例2 | 97.3 |
| 实施例3 | 98.2 |
| 对比例1 | 81.5 |
| 对比例2 | 78.3 |
由表1可以看出：使用本发明所述电极，对氨氮浓度较低的养殖废水，仍然具有良好的氨氮去除率。
以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种电极，其特征在于，所述电极包括：负载有金属钯的碳纤维片和导电层，导电层附着在负载有金属钯的碳纤维片表面，其中，导电层的原料包括：改性石墨烯、分散剂和粘结剂。
2.根据权利要求1所述电极，其特征在于，在改性石墨烯的制备过程中，将硅酸、氢氧化钠和水混匀，一次加入铝酸钠混匀，然后加入氧化石墨烯混匀，静置30-40h，然后二次加入铝酸钠，并加入硫酸铝混匀，于110-120℃水热反应20-24h，固液分离，干燥得到改性石墨烯。
3.根据权利要求2所述电极，其特征在于，在改性石墨烯的制备过程中，硅酸摩尔量、铝酸钠总摩尔量的比值为1:0.4-0.5；优选地，在改性石墨烯的制备过程中，硅酸、氢氧化钠的摩尔比为1:0.4-0.5；优选地，在改性石墨烯的制备过程中，硅酸、硫酸铝的摩尔比为1:0.01-0.02；优选地，在改性石墨烯的制备过程中，一次加入铝酸钠、二次加入铝酸钠的摩尔比为8-9:1；优选地，在改性石墨烯的制备过程中，硅酸、氧化石墨烯的比值为1mol:1.2-1.5g。
4.根据权利要求1-3任一项所述电极，其特征在于，改性石墨烯、分散剂、粘结剂的重量比为4-6:4-6:100；优选地，分散剂为聚乙烯吡咯烷酮。
5.一种如权利要求1-4任一项所述电极的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：将碳纤维布在氯铂酸溶液中均匀分散，进行反应，固液分离，干燥得到负载有金属钯的碳纤维片；取改性石墨烯、分散剂和粘结剂与有机溶剂混匀，然后涂覆于负载有金属钯的碳纤维片表面，干燥得到电极。
6.根据权利要求5所述电极的制备方法，其特征在于，反应温度为160-170℃，反应时间为2-2.5h；优选地，氯铂酸溶液的质量分数为8-12wt％。
7.根据权利要求5或6所述电极的制备方法，其特征在于，氯铂酸溶液的溶剂为乙二醇和水；优选地，有机溶剂为N,N-二甲基甲酰胺或N,N-二甲基乙酰胺。
8.一种如权利要求1-4任一项所述电极在除去废水中氨氮中的应用。
9.一种双电路氨氮去除装置，其特征在于，包括：电解池和电氧化池，电解池被NH4 +交换膜分隔成阴极室和阳极室，电解池的阴极室中设置有阴极、电解池的阳极室中设置有阳极；电解池的阴极室与电氧化池连通，电氧化池中设置有阳极和阴极，电解池中的阳极为权利要求1-4任一项所述电极。
10.一种用于工厂化循环水养殖的双电路氨氮去除方法，其特征在于，包括如下步骤：将养殖废水输送至如权利要求9所述双电路氨氮去除装置的电解池阳极室中，经电解处理使得NH4 +通过交换膜进入电解池阴极室，然后NH4 +通过水循环进入电氧化池，电氧化池装有含Cl-的水溶液，进行电氧化处理，然后将电氧化池中的水输送至电解池阴极室，在电解池和电氧化池中循环进行电解-电氧化处理至NH4 +被去除，然后将电解池阳极室中的水作为养殖水重新使用。
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Citations (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN102863109A (zh) * | 2012-09-28 | 2013-01-09 | 湖南佳永环保科技有限公司 | 一种氨氮废水的处理方法及其处理装置 |
| CN104671362A (zh) * | 2013-11-29 | 2015-06-03 | 中国科学院生态环境研究中心 | 去除水中溴酸盐的电极及其制备方法 |
| US20150258525A1 (en) * | 2014-03-12 | 2015-09-17 | Lockheed Martin Corporation | Graphene-based molecular sieves and methods for production thereof |
| CN106693893A (zh) * | 2016-12-30 | 2017-05-24 | 广州锋尚电器有限公司 | 一种新型石墨烯‑分子筛复合气体净化材料及其制备方法 |
| CN106824296A (zh) * | 2016-12-30 | 2017-06-13 | 尹宗杰 | 一种多孔石墨烯‑沸石分子筛催化剂载体及其制备方法 |
| CN109817468A (zh) * | 2019-03-14 | 2019-05-28 | 山西大学 | 一种柔性的二硫化三镍/石墨烯复合电极材料的制备方法 |
| CN113072251A (zh) * | 2021-03-31 | 2021-07-06 | 中国科学院城市环境研究所 | 一种高盐高氨氮难降解有机废水的处理方法 |
| CN113615627A (zh) * | 2021-08-26 | 2021-11-09 | 大连海洋大学 | 一种富集硝化微生物的生物-电化学养殖海水净化*** |
-
2023
- 2023-07-18 CN CN202310881065.0A patent/CN116675300A/zh active Pending
Patent Citations (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN102863109A (zh) * | 2012-09-28 | 2013-01-09 | 湖南佳永环保科技有限公司 | 一种氨氮废水的处理方法及其处理装置 |
| CN104671362A (zh) * | 2013-11-29 | 2015-06-03 | 中国科学院生态环境研究中心 | 去除水中溴酸盐的电极及其制备方法 |
| US20150258525A1 (en) * | 2014-03-12 | 2015-09-17 | Lockheed Martin Corporation | Graphene-based molecular sieves and methods for production thereof |
| CN106693893A (zh) * | 2016-12-30 | 2017-05-24 | 广州锋尚电器有限公司 | 一种新型石墨烯‑分子筛复合气体净化材料及其制备方法 |
| CN106824296A (zh) * | 2016-12-30 | 2017-06-13 | 尹宗杰 | 一种多孔石墨烯‑沸石分子筛催化剂载体及其制备方法 |
| CN109817468A (zh) * | 2019-03-14 | 2019-05-28 | 山西大学 | 一种柔性的二硫化三镍/石墨烯复合电极材料的制备方法 |
| CN113072251A (zh) * | 2021-03-31 | 2021-07-06 | 中国科学院城市环境研究所 | 一种高盐高氨氮难降解有机废水的处理方法 |
| CN113615627A (zh) * | 2021-08-26 | 2021-11-09 | 大连海洋大学 | 一种富集硝化微生物的生物-电化学养殖海水净化*** |
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