CN113651395A - 一种用于水产领域光电联合催化净水器的电极制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种用于水产领域光电联合催化净水器的电极制备方法，包括钛金属的清洗、催化活性层的涂覆和电极的高温焙烧，所述钛金属的清洗方法包括以下：(1)将钛金属箔裁剪并缝合成圆柱面或类似形状，留出正极接线柱，形成钛电极初步成型件；(2)用一定浓度的草酸水溶液，在超声波作用下对钛电极初步成型件进行清洗；(3)用去离子水清洗钛电极初步成型件，随后常温干燥；(4)用有机溶剂清洗钛电极初步成型件，随后常温干燥。该电极制备方法的有益之处是，实现水中氨氮的直接氧化去除，通过钛金属的清洗、涂覆和高温焙烧，获得具有光催化活性的电极，并用于光电联合催化净水器，从而实现水中水体的净化以及水产动物存活时间的延长。
Description
技术领域
本发明涉及水产技术领域，尤其是一种用于水产领域光电联合催化净水器的电极制备方法。
背景技术
水产品从捕捞上岸到消费者手中，往往要经历一系列中间转运过程，其中在水产经营店的暂养是水产品到消费者手中的最后一个环节，受限于水产经营店有限的空间和面积，水产动物被放置在体积狭小的水箱中等待销售，由于水产动物呼吸和代谢过程中会产生有毒的氨氮，氨氮在一些微生物的作用下会产生毒性更大的亚硝酸盐，如果不及时将氨氮和亚硝酸盐转化掉，那么水产动物将会面临中毒死亡的风险。目前的水产暂养主要依靠恒低温和换水的方式维持水产动物的存活，通过降温来减缓水产动物的代谢速度，进而降低其氨氮产生速度，从而延缓其中毒，即便在此情况下，水中氨氮和亚硝酸盐也会逐渐累积，因此需要定期换水。在这种情况下，恒低温消耗大量电能，频繁换水对水资源造成浪费，即便如此，水产动物也会有大约10％的损耗率，因此水产暂养成本高昂。与此同时，水产动物的工厂化养殖也会面临类似的问题，养殖尾水氨氮、亚硝酸盐浓度过高，直接排放会对环境造成严重危害，因此需要直接、快速的方式去除水体氨氮和亚硝酸盐，并且观赏鱼的饲养也会面临这一问题。本发明提出一种光电联合催化的净水方法，通过高温焙烧得到具有光催化活性的二氧化钛催化电极，构建内部中空且带有进水口和出水口的净水器，将二氧化钛催化电极、紫外灯管和导电金属负极安装在净水器内部，在二氧化钛催化电极和导电金属负极上加电压，打开紫外灯管，水中的氨氮即可在催化电极表面发生氧化反应并转化成氮气逸出，同时水体pH也会逐渐降低，进一步降低残余氨氮的毒性，从而起到净化水质、延长水产动物存活的目的。总体而言，本发明可实现：(1)水产动物的免换水常温长期暂养；(2)水产动物的工厂化养殖；(3)观赏鱼的饲养。
发明内容
本发明克服了现有技术中的缺点，提供一种用于水产领域的光电联合催化净水器的电极制备方法，目的在于实现水中氨氮的直接氧化去除，通过钛金属的清洗、涂覆和高温焙烧，获得具有光催化活性的电极，并用于光电联合催化净水器，从而实现水中水体的净化以及水产动物存活时间的延长。
为了解决上述技术问题，本发明是通过以下技术方案实现的：
一种用于水产领域光电联合催化净水器的电极制备方法，包括钛金属的清洗、催化活性层的涂覆和电极的高温焙烧，
所述钛金属的清洗方法包括以下：
(1)将钛金属箔裁剪并缝合成圆柱面或类似形状，留出正极接线柱，形成钛电极初步成型件；
(2)用一定浓度的草酸水溶液，在超声波作用下对钛电极初步成型件进行清洗，清洗时间在5～60min；
(3)用去离子水清洗钛电极初步成型件，随后常温干燥；
(4)用有机溶剂清洗钛电极初步成型件，随后常温干燥。
更进一步地，所述有机溶剂包括但不限于无水乙醇、无水甲醇、丙酮、汽油中任意一种。
更进一步地，所述催化活性层的涂覆方法包括以下：
(1)将粒径10～50nm的纳米二氧化钛加入0.01～1.0％的壳聚糖水溶液，在超声波和搅拌的共同作用下进行分散，得到纳米二氧化钛分散液；
(2)将清洗完毕的钛电极初步成型件浸入上述纳米二氧化钛分散液并取出沥干液体，完成一次涂覆，钛电极初步成型件可进行不止一次涂覆；
(3)待液体充分干燥，纳米二氧化钛在钛电极初步成型件表面均匀分散，然后将钛电极初步成型件放入电炉中焙烧。
更进一步地，所述电极的焙烧方法包括以下：
(1)将电炉温度设在300～700℃，待电炉温度升高到设定温度，放入涂覆完毕的钛电极初步成型件；
(2)焙烧时间0.5～12h；
(3)焙烧完毕，待电炉温度降至常温，取出电极并冷却，即可得到二氧化钛催化电极组件。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
通过钛金属的清洗、涂覆和高温焙烧，获得具有光催化活性的二氧化钛催化电极组件，并用于光电联合催化净水器，从而实现水中水体的净化以及水产动物存活时间的延长的目的。
附图说明
图1是电极制备方法的流程示意图；
图2是二氧化钛催化电极组件的结构示意图。
图中：1-二氧化钛催化电极组件，2-正极接线柱。
具体实施方式
以下结合附图对本发明的优选实施例进行说明，应当理解，此处所描述的优选实施例仅用于说明和解释本发明，并不用于限定本发明。
如图1以及图2所示，一种用于水产领域光电联合催化净水器的电极制备方法，包括钛金属的清洗、催化活性层的涂覆和电极的高温焙烧，钛金属的清洗方法包括以下：
(1)将钛金属箔裁剪并缝合成圆柱面或类似形状，留出正极接线柱2，形成钛电极初步成型件；该钛电极初步成型件设置成中空圆筒状，此圆筒状设计抗压强度更高，受力均匀，水流量大；
(2)用一定浓度的草酸水溶液，在超声波作用下对钛电极初步成型件进行清洗，清洗时间在30min；
(3)用去离子水清洗钛电极初步成型件，随后常温干燥；
(4)用有机溶剂清洗钛电极初步成型件，随后常温干燥，有机溶剂包括但不限于无水乙醇、无水甲醇、丙酮、汽油中的任意一种，在本实施例中，采用无水乙醇进行清洗。
催化活性层的涂覆方法包括以下
(1)将粒径40nm的纳米二氧化钛加入0.5％的壳聚糖水溶液，在超声波和搅拌的共同作用下进行分散，得到纳米二氧化钛分散液；
(2)将清洗完毕的钛电极初步成型件浸入上述纳米二氧化钛分散液并取出沥干液体，完成一次涂覆，钛电极初步成型件共进行3次涂覆，待液体充分干燥，纳米二氧化钛在钛电极初步成型件表面均匀分散，得到涂覆完毕的钛电极初步成型件。
电极的焙烧方法包括以下：
(1)将电炉温度设在650℃，待电炉温度升高到设定温度，放入涂覆完毕的钛电极初步成型件；
(2)焙烧时间4.5h；
(3)焙烧完毕，待电炉温度降至常温，取出电极并冷却，即可得到二氧化钛催化电极组件1。
最后应说明的是：以上仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，尽管参照实施例对本发明进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换，但是凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (4)
1.一种用于水产领域光电联合催化净水器的电极制备方法，其特征在于：包括钛金属的清洗、催化活性层的涂覆和电极的高温焙烧，
所述钛金属的清洗方法包括以下：
(1)将钛金属箔裁剪并缝合成圆柱面或类似形状，留出正极接线柱，形成钛电极初步成型件；
(2)用一定浓度的草酸水溶液，在超声波作用下对钛电极初步成型件进行清洗，清洗时间在5～60min；
(3)用去离子水清洗钛电极初步成型件，随后常温干燥；
(4)用有机溶剂清洗钛电极初步成型件，随后常温干燥。
2.根据权利要求1所述的一种用于水产领域光电联合催化净水器的电极制备方法，其特征在于：所述有机溶剂包括但不限于无水乙醇、无水甲醇、丙酮、汽油中任意一种。
3.根据权利要求1所述的一种用于水产领域光电联合催化净水器的电极制备方法，其特征在于：所述催化活性层的涂覆方法包括以下：
(1)将粒径10～50nm的纳米二氧化钛加入0.01～1.0％的壳聚糖水溶液，在超声波和搅拌的共同作用下进行分散，得到纳米二氧化钛分散液；
(2)将清洗完毕的钛电极初步成型件浸入上述纳米二氧化钛分散液并取出沥干液体，完成一次涂覆，钛电极初步成型件可进行不止一次涂覆；
(3)待液体充分干燥，纳米二氧化钛在钛电极初步成型件表面均匀分散，然后将钛电极初步成型件放入电炉中焙烧。
4.根据权利要求1所述的一种用于水产领域光电联合催化净水器的电极制备方法，其特征在于：所述电极的焙烧方法包括以下：
(1)将电炉温度设在300～700℃，待电炉温度升高到设定温度，放入涂覆完毕的钛电极初步成型件；
(2)焙烧时间0.5～12h；
(3)焙烧完毕，待电炉温度降至常温，取出电极并冷却，即可得到二氧化钛催化电极组件。
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