[发明专利]一种牡蛎贝壳陶瓷分隔物及其制备工艺、应用

说明书

本发明涉及一种牡蛎贝壳粉陶瓷分隔物及其制备工艺、应用，属于污水净化与废物资源化利用技术领域。包括以下工艺：1、先将海砂和牡蛎贝壳进行预处理；然后称取定量的氧化铝、海砂、牡蛎贝壳粉、金属粉末,上述四种物质分别以无水乙醇作为介质在球磨机中进行球磨；对球磨后的物料进行干燥处理；最后将干燥后的物料研磨至粉末状；2、将干燥后的粉末用压片机进行压制；3、以步骤2获得的陶瓷分隔物粉胚体，分三个阶段进行煅烧，最后进行降温处理，待降至室温后，即得陶瓷分隔物粉体。本发明的添加牡蛎贝壳粉和金属粉末制备的陶瓷分隔物通过使用合理优化处理工艺，实现了模拟废水污染的降解，并大大降低了生物电化学系统的成本。

技术领域

本发明涉及一种牡蛎贝壳粉陶瓷分隔物及其制备工艺、应用，属于污水净化与废物资源化利用技术领域。

背景技术

随着社会和经济的发展，微生物燃料电池（MFC）作为将有机能量转化为电能的绿色装置成为众多研究学者的重点研究对象。与传统燃料电池相比，微生物燃料电池利用微生物的代谢消耗有机物将产生的电子转移到阴极，不仅有机物会被降解，同时也产生电能。

尽管众多学者通过材料改性等途径解决了MFC内阻高、功率低等影响性能提升的相关问题，但作为微生物燃料电池中的关键部件——质子交换膜的存在无疑也增加了MFC的成本。而陶瓷利用其自身优点被广泛应用于生物、制药、食品等相关领域，也有相关学者证实了陶瓷可以替代质子交换膜，这不仅能保证生物电化学系统的电化学性能，而且等大幅度的降低MFC的成本，是质子交换膜合适且具有实际经济效益的替代品。

目前，以氧化铝和海砂为基础原料，添加牡蛎贝壳粉和金属粉末制备陶瓷分隔物并应用于生物电化学系统处理模拟废水的研究仍是空白的。

发明内容

本发明的目的在于解决上述现有技术存在的不足之处，提供一种牡蛎贝壳粉陶瓷分隔物及其制备方法，本发明的添加牡蛎贝壳粉和金属粉末制备的陶瓷分隔物通过使用合理优化处理工艺，实现了模拟废水污染的降解，并大大降低了生物电化学系统的成本。

本发明的目的之一是提供一种牡蛎贝壳陶瓷分隔物的制备工艺，其特殊之处在于包括以下步骤：

（1）制备陶瓷分隔物粉体

先将海砂和牡蛎贝壳进行预处理；然后称取定量的氧化铝、海砂、牡蛎贝壳粉、金属粉末，保证牡蛎贝壳粉组含量为10-30 %，金属粉末组含量为1-3%，并且保证氧化铝和海砂的质量比为（4-6）：（1-3），上述四种物质分别以无水乙醇作为介质在球磨机中进行球磨；对球磨后的物料进行干燥处理；最后将干燥后的物料研磨至粉末状；

所述金属粉末为铁粉或铜粉, 铜粉对微生物生长有一定的抑制作用，铁粉有一定的促进作用；

所述预处理的具体过程为：海砂、牡蛎贝壳分别用去离子水清洗三次，再分别用超声清洗机超声1 h以上后放在干燥箱中进行干燥；

所述球磨的具体过程为：以无水乙醇作为介质，加入的无水乙醇刚浸没研磨球，控制球磨机在转速为300-350 r min^-1，球磨10-12小时；

所述干燥处理的具体过程为：在60-65℃的干燥箱里干燥10-12小时，含水量5%。

（2）制备陶瓷分隔物粉末胚体

将干燥后的粉末放入模具中，用压片机进行压制；

所述压制的具体过程为：称取干燥过筛后的粉末，放入模具（Φ=40mm）中，用手动压片机在5-7 MPa的条件下压制成直径为40 mm，厚度为1.5-1.6 mm的陶瓷粉胚体；

（3）制备陶瓷分隔物成品

以步骤（2）获得的陶瓷分隔物粉胚体，分三个阶段进行煅烧，最后进行降温处理，待降至室温后，即得陶瓷分隔物粉体；