阴极材料及其设备制作方法和生物电芬顿系统及其构建方法与制作流程
电解用阴极板阴极板的成型方法及电解槽的制作方法
电解用阴极板阴极板的成型方法及电解槽的制作方法电解是一种通过电流使金属离子在电解质溶液中还原而成金属的过程。
阴极板是电解过程中的一个重要组成部分，用于收集金属离子并促使其还原成金属。
本文将介绍电解用阴极板以及电解槽的制作方法。
一、阴极板的成型方法1.材料选择：常见的电解用阴极板材料包括铜、铁、镍等。
选择材料时应考虑其导电性能、耐腐蚀性能以及成本等因素。
2.板材切割：根据实际需要的尺寸和形状，选取合适尺寸的板材，并使用金属切割工具将其切割成所需形状。
3.成型：将切割好的板材通过冲压、切割、折弯等方式进行成型。
这个过程中需要使用合适的工具和机械设备，以确保成型的准确性和一致性。
4.防腐蚀处理：为了提高阴极板的耐腐蚀性能，可以采取一些防腐蚀措施。
常用的方法包括镀层处理、喷涂防腐漆等。
5.表面处理：阴极板的表面应进行光洁度和平整度处理，以确保其与电解液的接触质量和效果。
1.材料选择和设计：电解槽可以使用不锈钢、聚乙烯、玻璃纤维等材料制作。
选择材料时应考虑其耐腐蚀性能、导电性能以及生产成本等因素。
根据实际需要，设计电解槽的尺寸和形状，包括槽体的大小、深度和形状等。
2.板材切割和组装：根据设计要求，选取适当尺寸的材料并切割成所需形状。
然后，将板材用螺栓、焊接、胶水等方式进行组装，形成电解槽的槽体结构。
3.导电件安装：在电解槽内部安装导电件，如阴极板和阳极。
这些导电件应与电解液充分接触，并能够承受电流的通行。
4.密封和排液装置：电解槽需要具备良好的密封性能，以防止电解液泄漏。
同时，还需要设计和安装排液装置，用于排除产生的气体和废液。
5.控制和监测系统：为了实现电解过程的控制和监测，需要在电解槽上安装相应的控制和监测设备，如温度传感器、流量计、PH计等。
总结：通过以上步骤进行阴极板的成型和电解槽的制作，能够满足电解过程中的需求，并提高电解效果和电解质量。
在实际操作中，应根据具体情况进行调整和优化，以确保阴极板和电解槽的性能和稳定性。
一种复合阴极及其制备方法和在生物电芬顿法中的应用[发明专利]
![一种复合阴极及其制备方法和在生物电芬顿法中的应用[发明专利]](https://img.taocdn.com/s3/m/12f31912fab069dc51220180.png)
专利名称：一种复合阴极及其制备方法和在生物电芬顿法中的应用
专利类型：发明专利
发明人：雍晓雨,李彪,周俊,贾红华,吴夏芫,谢欣欣,仉丽娟
申请号：CN201810923695.9
申请日：20180814
公开号：CN109160595A
公开日：
20190108
专利内容由知识产权出版社提供
摘要：本发明公开了一种复合阴极及其制备方法和在生物电芬顿法中的应用，属于环境电化学材料的制备和高级氧化技术处理废水领域。
所述方法包括将经过表面氧化改性的清洁碳毡浸于铁、锰、钴的混合盐溶液中，然后加入还原剂，使得所述碳毡表面还原得到纳米颗粒，即得所述复合阴极；所述混合盐溶液中铁、锰和钴的摩尔比为1~4:1:1。
本发明制备方法简单、制得的电极循环利用性能好，所构建的生物电芬顿体系具备广泛的pH适应范围，能显著提升丁香酸的降解速率。
申请人：南京工业大学
地址：211816 江苏省南京市浦口区浦珠南路30号
国籍：CN
代理机构：江苏致邦律师事务所
代理人：徐蓓
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电(类)Fenton阴极材料的研究进展
电(类)Fenton 阴极材料的研究进展陈一萍1,2,3,郑煜铭1(1.中国科学院城市环境研究所中科院城市污染物转化重点实验室,福建厦门361021;2.中国科学院大学,北京100049;3.泉州师范学院资源与环境学院,福建泉州362000)[摘要]电(类)Fenton 技术作为一种高级氧化技术,已经成为难降解有机废水处理领域的研究热点。
其可通过阴极曝气的方式原位持续在线生成双氧水(H 2O 2),并与电极表面或溶液中的催化剂反应生成羟基自由基(·OH ),实现污染物的高效降解。
因此,阴极材料的研发是该技术的关键。
综述了电(类)Fenton 阴极材料的国内外研究现状及其在水处理中的应用,重点比较了其原位电生成H 2O 2的能力和存在的优缺点等,并对未来的发展趋势进行了阐述。
[关键词]电(类)Fenton ;阴极;过氧化氢;羟基自由基[中图分类号]X703[文献标识码]A[文章编号]1005-829X (2021)01-0011-07Research progress on the electro ⁃Fenton ⁃like cathode materialsChen Yiping 1,2,3,Zheng Yuming 1(1.CA S Key Laboratory of Urban Pollutant Conversion ,Institute of Urban Environment ,Chinese Academy of Sciences ,Xiamen 361021,China ;2.University of Chinese A cademy of Sciences ,Beijing 100049,China ;3.College of Resources and Environment ,Quan Zhou Normal University ,Quanzhou 362000,China )Abstract :Electro ⁃Fenton ⁃like technology ,as an advanced oxidation technology ,has become a hot topic in the field of biorefractory organic wastewater treatment.It can electro producing hydrogen peroxide (H 2O 2)in situ via the oxygenreduction reaction on the cathode ,which react with the catalyst on the electrode surface or at the solution to produce hydroxyl radicals (·OH )to obtain the degradation of organic pollutants.Hence ,the research and development of ca ⁃thode materials are crucial for this technology.The recent progress of electro ⁃Fenton ⁃like cathode materials and their application in wastewater treatment were reviewed.The ability of electro producing in situ H 2O 2and their advantag ⁃es and disadvantages were emphatically described ,and then the development trends for electro ⁃Fenton ⁃like cathodewere also prospected.Key words :electro ⁃Fenton ⁃like ;cathode ;hydrogen peroxide ;hydroxyl radical[基金项目]国家自然科学基金重点项目(5153000136);福建省自然科学基金面上项目(2017J01713)阴极电(类)Fenton 技术作为一种常用的高级氧化技术,已经成为了废水处理领域的研究热点。
一种微生物电芬顿燃料电池用聚苯胺阴极材料的制备方法及应用[发明专利]
![一种微生物电芬顿燃料电池用聚苯胺阴极材料的制备方法及应用[发明专利]](https://img.taocdn.com/s3/m/7e91771fba0d4a7303763a63.png)
专利名称：一种微生物电芬顿燃料电池用聚苯胺阴极材料的制备方法及应用
专利类型：发明专利
发明人：孙剑辉,陈如艳,张晶,李冰宇,刘瑜辉,孙蓓蕾,吴宇涵,张可意,张卓亚
申请号：CN202010910602.6
申请日：20200902
公开号：CN111969217A
公开日：
20201120
专利内容由知识产权出版社提供
摘要：本发明公开了一种微生物电芬顿燃料电池用聚苯胺阴极材料的制备方法及应用，它是通过两步电沉积法在碳刷上制备具有纳米网状结构的聚苯胺，再经过碳化和活化后得到性能优异的无金属电极，用于生物电‑芬顿阴极。
该材料可以克服金属浸出问题，避免了二次污染的固有缺点。
这种阴极合成工艺还易于操作，不含粘合剂且不含有毒化学物质，这使其可扩展，经济高效，安全且环保。
将微生物燃料电池与电芬顿结合成一个体系，降解偶氮染料甲基橙废水，处理效果好，系统能耗低，且操作简便。
申请人：河南师范大学
地址：453000 河南省新乡市牧野区建设路46号
国籍：CN
代理机构：郑州立格知识产权代理有限公司
代理人：田磊
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芬顿装置工艺说明
芬顿装置工艺说明引言芬顿装置是一种常见的水处理技术，广泛应用于污水处理厂和工业废水处理等领域。
本文将详细介绍芬顿装置的工艺原理和操作步骤，以及其在水处理中的应用。
一、工艺原理芬顿装置基于芬顿反应原理，通过氢氧化亚铁和过氧化氢的氧化还原反应，将有机污染物转化为无机物和水。
具体反应过程如下：1. 氢氧化亚铁和过氧化氢在酸性条件下反应，生成羟基自由基（•OH）；2. •OH与有机污染物发生反应，将其分解为较小的无机分子；3. 无机分子进一步氧化，最终生成水和二氧化碳等无害物质。
二、操作步骤1. 准备工作在进行芬顿装置处理前，需要准备好以下物品和设备：- 氢氧化亚铁溶液：一般浓度为1-5%；- 过氧化氢溶液：一般浓度为30-50%；- 酸性调节剂：例如硫酸、盐酸等；- 搅拌设备：确保反应均匀进行；- pH计：用于监测反应体系的酸碱度。
2. 调节反应条件将污水与适量的氢氧化亚铁和过氧化氢加入反应槽中，同时加入适量的酸性调节剂，将反应体系的pH值调节至2-4之间。
酸性条件有助于促进反应的进行，并提高反应效率。
3. 开始反应启动搅拌设备，使反应均匀进行。
在反应过程中，可以通过pH计监测反应体系的酸碱度，根据需要适时进行酸性调节。
4. 反应结束根据污水中有机污染物的浓度和种类不同，反应时间会有所差异。
一般情况下，芬顿装置的反应时间为30分钟至数小时。
待反应结束后，通过中和处理或其他工艺将反应产物与废水分离。
三、应用领域芬顿装置作为一种高效的水处理技术，广泛应用于以下领域：1. 污水处理厂：芬顿装置可用于处理污水中的有机物，如苯系化合物、酚类物质等，能够降低水体中的化学需氧量（COD）和生化需氧量（BOD）。
2. 工业废水处理：许多工业过程会产生有机废水，芬顿装置能够有效地将有机污染物转化为无害物质，达到排放标准。
3. 地下水修复：地下水中常含有难降解的有机物，芬顿装置可通过氧化还原反应将这些有机物降解为无害物质，用于地下水修复。
石墨化阴极生产工艺流程
石墨化阴极生产工艺流程石墨化阴极是一种高性能的电池材料，广泛应用于锂离子电池、锂硫电池等领域。
其生产工艺流程主要包括原料准备、混合、成型、烘干、石墨化和包装等环节。
首先是原料准备。
石墨化阴极的主要原料是石墨粉和锂盐，其中石墨粉需要经过筛分、烘干等处理，以保证其质量和稳定性。
锂盐则需要进行精细加工，以提高其纯度和活性。
接下来是混合。
将石墨粉和锂盐按一定比例混合均匀，以确保最终产品的化学组成和性能符合要求。
混合过程需要严格控制温度、湿度等参数，以避免原料受潮、氧化等不良影响。
然后是成型。
将混合好的原料放入成型机中，经过压制、挤压等工艺，形成具有一定形状和尺寸的阴极坯体。
成型过程需要控制压力、温度等参数，以确保坯体的密度和结构均匀。
接着是烘干。
将成型好的阴极坯体放入烘箱中，经过一定时间的高温烘干，使其内部水分和挥发物得以完全蒸发。
烘干过程需要控制温度、湿度等参数，以避免坯体变形、开裂等问题。
然后是石墨化。
将烘干好的阴极坯体放入高温石墨化炉中，经过一定时间的石墨化处理，使其内部结构发生变化，形成具有高导电性和高稳定性的石墨化阴极。
石墨化过程需要控制温度、气氛等参数，以确保石墨化效果和产品质量。
最后是包装。
将石墨化阴极经过一系列检测和质量控制后，进行包装和标识，以便于运输和使用。
包装过程需要严格按照相关标准和规定进行，以确保产品的安全和质量。
石墨化阴极生产工艺流程需要严格控制各个环节的参数和质量，以确保最终产品的性能和稳定性。
随着电池技术的不断发展和应用需求的不断增加，石墨化阴极的生产工艺也将不断优化和改进，以满足市场的需求。
阴极材料制备
阴极材料制备一、化学合成法化学合成法是制备阴极材料的常用方法之一。
通过将适当的金属离子溶液与合适的阴离子溶液混合反应，可以得到所需的阴极材料。
例如，对于锂离子电池的阴极材料，可以采用共沉淀法、溶胶-凝胶法、水热法等化学合成方法制备。
这些方法具有简单、成本低、适用于大规模制备等优点。
二、物理沉积法物理沉积法也是一种常用的制备阴极材料的方法。
它通过在基底上沉积金属原子或离子来制备阴极材料。
常用的物理沉积方法包括蒸发法、溅射法和离子束法等。
这些方法可以控制材料的形貌、结构和成分，从而调控阴极材料的电化学性能。
三、电化学沉积法电化学沉积法是一种利用电化学反应在电极表面沉积所需的阴极材料的方法。
通过在电解质溶液中施加电压，使金属离子在电极表面还原沉积，从而得到阴极材料。
电化学沉积法具有制备工艺简单、操作灵活、可控性强等优点。
常用的电化学沉积方法有电沉积、电化学还原法和电化学脱附法等。
四、热处理法热处理法是一种通过高温处理改善阴极材料性能的方法。
阴极材料在高温下经历一系列物理和化学变化，从而使其晶体结构优化，提高电化学性能。
常用的热处理方法包括热压烧结法、高温煅烧法和快速热处理法等。
这些方法可以有效改善阴极材料的结晶度、晶粒尺寸和相组成，提高其电化学活性。
五、原位合成法原位合成法是一种在电化学反应中同时合成和沉积阴极材料的方法。
通过在电解质溶液中引入适当的前驱体，通过电化学反应将其转化为所需的阴极材料。
原位合成法具有制备过程简单、成本低、材料纯度高等优点。
常用的原位合成方法有溶胶-凝胶法、气相沉积法和水热合成法等。
阴极材料的制备方法多种多样，可以根据具体的需求选择合适的方法。
化学合成法、物理沉积法、电化学沉积法、热处理法和原位合成法都是常用的制备阴极材料的方法。
这些方法在不同的材料体系和应用领域中都有广泛的应用，为研究和开发高性能的阴极材料提供了重要的技术支持。
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本技术具体涉及一种阴极材料及其制备方法，包括步骤：一，将磁性海绵材料剪裁作为骨架材料；二，将氧化石墨悬浊液进行超声处理，得到均匀分散的氧化石墨烯溶液；三，将骨架材料置于氧化石墨烯溶液中浸泡；四，将步骤三所得骨架材料内过量的氧化石墨烯溶液挤出，晾干，重复步骤三1～5次；五，将步骤四所得置于FeCl2溶液中，水浴加热后冷却至室温；六，往步骤五所得中逐滴滴加氨水，调节pH，并在密封条件下水浴加热；七，将步骤六所得冷却至室温，用蒸馏水清洗，获得阴极材料。
另外，本技术还提供一种生物电芬顿系统及其构建方法。
相比于现有技术，本技术的生物电芬顿系统中阴极体系的催化氧化能力强，去除难降解有机物的能力强。
权利要求书1.一种阴极材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤二，将氧化石墨悬浊液进行超声处理，得到均匀分散的氧化石墨烯溶液；步骤三，将步骤一中剪裁好的骨架材料置于步骤二制备好的氧化石墨烯溶液中浸泡；步骤四，将步骤三所得骨架材料内过量的氧化石墨烯溶液挤出，晾干，并重复步骤三1～5次；步骤五，将步骤四所得置于FeCl2溶液中，并于70～95℃水浴中加热6～24h，冷却至室温；步骤六，往步骤五所得中逐滴滴加氨水，缓慢搅拌并调节至pH为9～12，并在密封的条件下在60～95℃水浴中加热0.5～6h；步骤七，将步骤六所得冷却至室温，并用蒸馏水清洗，获得石墨相氮修饰且掺杂四氧化三铁的磁性海绵阴极材料。
2.根据权利要求1所述的阴极材料的制备方法，其特征在于，所述磁性海绵材料为聚氨树脂海绵或泡沫镍。
3.根据权利要求1所述的阴极材料的制备方法，其特征在于，在步骤二中，所述氧化石墨悬浊液中氧化石墨烯的含量为2～8mg/mL。
4.根据权利要求1所述的阴极材料的制备方法，其特征在于，在步骤三中，所述浸泡时间为30～120min。
5.根据权利要求1所述的阴极材料的制备方法，其特征在于，在步骤五中，所述FeCl2溶液的浓度为0.1～1mol/L。
6.一种阴极材料，其特征在于，采用权利要求1～5任一项所述的制备方法制得。
8.一种基于权利要求7所述的生物电芬顿系统的构建方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤一，取厚度为5～20cm的污泥作为阳极沉积物，将阳极材料埋于阳极沉积物底部以上0.5～15cm处；步骤二，在阳极沉积物之上缓慢加入100～1000mL污水，形成污水层，将阴极材料置于污水层中；步骤三，在阳极沉积物与污水层固液界面之上3～10cm出设置曝气设备；步骤四，将阴极材料与阳极材料通过外电路连接，并串联进去一个50～10000Ω的电阻作为外电路负载，构成生物电芬顿系统。
9.根据权利要求7所述的生物电芬顿系统的构建方法，其特征在于，还包括步骤五，在生物电芬顿系统稳定运行后，每个运行周期向阳极沉积物中注入10～500mL 0.2～1.5g/L的乙酸钠溶液。
10.根据权利要求7所述的生物电芬顿系统的构建方法，其特征在于，所述阳极材料为石墨块或石墨毡。
技术说明书阴极材料及其制备方法和生物电芬顿系统及其构建方法技术领域本技术属于生物电芬顿系统技术领域，尤其涉及一种阴极材料及其制备方法和生物电芬顿系统及其构建方法。
背景技术随着经济社会的快速发展，人口数量不断增加，生活水平日益提高，能源需求量也越来越大，尤其是在污水处理过程中所需要的能量，比如曝气池、污泥泵以及推流器等设备，然而在污水和污泥中本身就蕴含着丰富的有机质，即生物质能。
微生物燃料电池(MFC)就是一种在降解有机污染物的同时通过厌氧微生物的催化作用将储存在有机质中的生物质能转化成电能，并实现电能输出的新技术。
MFC根据结构可以分为双室MFC、空气阴极MFC、无膜MFC、平板MFC以及沉积式MFC等。
沉积式MFC，即生物电芬顿系统，由于其没有使用质子交换膜而大大降低MFC的制作和运行成本。
生物电芬顿系统是将生物阳极埋藏在沉积物中，阴极材料暴露于空气中或者通过曝气，以氧气为电子受体，沉积物与生物电芬顿系统的上层的污水形成固液界面，从而构成厌氧和好氧的两种环境。
阳极沉积物中产生的质子通过固液界面传递至阴极室，而同时产生的胞外电子则通过外电路达到阴极材料；在阴极材料表面，氧气与从质子和电子发生氧化还原反应，根据反应机理的不同可以将该氧化还原反应分为四电子过程(如方程式a所示)和二电子过程(如方程式b所示)。
其中二电子过程可以产生过氧氢根离子，能够降解部分难降解污染物，若体系中存在亚铁离子，可与产生的过氧氢根离子构成芬顿体系，从而提高阴极对污染物的降解能力。
O2+4H++4e-→2H2O Eθ＝1.229V(vs SHE) (a)O2+H2O+2e-→HO-2+OH- Eθ＝－0.065V(vs SHE) (b)目前生物电芬顿系统的阴极材料多采用石墨块、石墨毡、碳刷以及碳纤维等碳材料。
这些阴极材料能够促进阴极氧化还原反应发生四电子过程，但是不能够产生足够的过氧氢根离子，也就是说，阴极体系的催化氧化能力较弱，去除难降解有机物的能力较差。
本技术的目的之一在于：针对现有技术的不足，提供一种阴极材料的制备方法，操作简单且成本低。
为了实现上述目的，本技术采用以下技术方案：一种阴极材料的制备方法，包括以下步骤：步骤一，将磁性海绵材料剪裁成边长为1～5cm的方形，作为骨架材料；步骤二，将氧化石墨悬浊液进行超声处理，得到均匀分散的氧化石墨烯溶液；步骤三，将步骤一中剪裁好的骨架材料置于步骤二制备好的氧化石墨烯溶液中浸泡；步骤四，将步骤三所得骨架材料内过量的氧化石墨烯溶液挤出，晾干，并重复步骤三1～5次；步骤五，将步骤四所得置于FeCl2溶液中，并于70～95℃水浴中加热6～24h，冷却至室温；步骤六，往步骤五所得中逐滴滴加氨水，缓慢搅拌并调节至pH为9～12，并在密封的条件下在60～95℃水浴中加热0.5～6h；步骤七，将步骤六所得冷却至室温，并用蒸馏水清洗，获得石墨相氮修饰且掺杂四氧化三铁的磁性海绵阴极材料。
需要说明的是，磁性海绵材料的加入不仅提高了阴极材料的导电性，还增加了阴极材料的生物相容性；而氨水的使用不仅为磁性海绵材料的形成提供了碱性环境，还为石墨相氮的修饰提供了前驱体。
作为本技术所述的阴极材料的制备方法的一种改进，所述磁性海绵材料为聚氨树脂海绵或泡作为本技术所述的阴极材料的制备方法的一种改进，在步骤二中，所述氧化石墨悬浊液中氧化石墨烯的含量为2～8mg/mL。
作为本技术所述的阴极材料的制备方法的一种改进，在步骤三中，所述浸泡时间为30～120min。
作为本技术所述的阴极材料的制备方法的一种改进，在步骤五中，所述FeCl2溶液的浓度为0.1～1mol/L。
本技术的目的之二在于：提供一种催化氧化能力强的阴极材料，采用说明书前文任一段所述的制备方法制得。
本技术的目的之三在于：提供一种提高阴极体系对污染物的降解能力的生物电芬顿系统，包含说明书前文所述的阴极材料。
在该生物电芬顿系统中，来自阳极材料的电子、阴极材料产生的过氧化氢根和Fe2+共同构成了电芬顿体系，提高了阴极体系对污染物的降解能力。
本技术的目的之四在于：提供一种说明书前文所述的生物电芬顿系统的构建方法，包括以下步骤：步骤一，取厚度为5～20cm的污泥作为阳极沉积物，将阳极材料埋于阳极沉积物底部以上0.5～15cm处；步骤二，在阳极沉积物之上缓慢加入100～1000mL污水，形成污水层，将阴极材料置于污水层中；步骤三，在阳极沉积物与污水层固液界面之上3～10cm出设置曝气设备；步骤四，将阴极材料与阳极材料通过外电路连接，并串联进去一个50～10000Ω的电阻作为外电路负载，构成生物电芬顿系统。
作为本技术所述的生物电芬顿系统的构建方法的一种改进，还包括步骤五，在生物电芬顿系统稳定运行后，每个运行周期向阳极沉积物中注入10～500mL 0.2～1.5g/L的乙酸钠溶液。
作为本技术所述的生物电芬顿系统的构建方法的一种改进，所述阳极材料为石墨块或石墨毡。
相比于现有技术，本技术的有益效果在于：(1)本技术制备的石墨相氮修饰且掺杂四氧化三铁的磁性海绵阴极材料，制备方法简单，成本较低。
(2)在本技术的阴极材料制备过程中，磁性海绵材料的加入不仅提高了材料的导电性，还增加了材料的生物相容性；而氨水的使用不仅为磁性海绵材料的形成提供了碱性环境，还为石墨相氮的修饰提供了前驱体。
(4)在本技术的生物电芬顿系统中，来自阳极材料的电子、阴极材料的过氧化氢根和Fe2+共同构成了电芬顿体系，提高了阴极体系对污染物的降解能力。
附图说明图1是本技术中生物电芬顿系统的结构示意图。
图2是实施例1中生物电芬顿系统的电压随时间的变化曲线图。
图3是实施例2中生物电芬顿系统的电压随时间的变化曲线图。
图4是实施例3中生物电芬顿系统的电压随时间的变化曲线图。
图5是实施例1～3的生物电芬顿系统接入不同阻值的电阻后电压跟电流的关系图。
图7是实施例1～3以及对比例1～3的生物电芬顿系统用于去除甲基橙时甲基橙浓度随时间的变化曲线图。
其中：1-阳极沉积物，2-阳极材料，3-污水层，4-阴极材料，5-曝气设备，6-外电路负载。
具体实施方式下面结合具体实施方式和说明书附图，对本技术作进一步详细的描述，但本技术的实施方式并不限于此。
实施例1阴极材料的制备：1)将聚氨树脂海绵剪裁成边长为3cm的方形，作为骨架材料；2)将2mg/mL的氧化石墨悬浊液用超声清洗机进行超声处理60min，得到均匀分散的氧化石墨烯溶液；3)将步骤1)中剪裁好的骨架材料置于步骤2)制备好的氧化石墨烯溶液中浸泡60min；4)将骨架材料内过量的氧化石墨烯溶液挤出，晾干，并重复步骤3)1～5次；5)将步骤4)所得置于0.5mol/L的FeCl2溶液中，并于80℃水浴中加热12h，冷却至室温；6)往步骤5)所得逐滴滴加氨水，调节pH为11，并在密封的条件下在90℃水浴中加热5h；7)冷却至室温，在通风橱中打开，并用蒸馏水清洗数次，获得石墨相氮修饰且掺杂四氧化三铁的磁性海绵阴极材料。
生物电芬顿系统的构建：1)取一层厚度为15cm的河底污泥或市政污泥作为阳极沉积物1，将石墨块或者石墨毡等阳极材料2埋于阳极沉积物1底部以上5cm处；2)在阳极沉积物2之上缓慢加入500mL污水，形成污水层3，将上述制备的阴极材料4置于污水层3中；3)在阳极沉积物1与污水层3固液界面之上5cm出设置曝气设备5；4)将阴极材料4与阳极材料2通过外电路连接，并串联进去一个1000Ω的电阻作为外电路负载6(如图1所示)；5)生物电芬顿系统稳定运行后，每个运行周期缓慢向阳极沉积物中注入50mL0.5g/L的乙酸钠溶液，作为阳极微生物的营养物质。
实施例2与实施例1不同的是阴极材料的制备：1)将聚氨树脂海绵剪裁成边长为3cm的方形，作为骨架材料；2)将2mg/mL的氧化石墨悬浊液用超声清洗机进行超声处理60min，得到均匀分散的氧化石墨烯溶液；3)将步骤1)中剪裁好的骨架材料置于步骤2)制备好的氧化石墨烯溶液中浸泡60min；4)将骨架材料内过量的氧化石墨烯溶液挤出，晾干，并重复步骤3)1～5次；5)将步骤4)所得置于1mol/L的FeCl2溶液中，并于80℃水浴中加热12h，冷却至室温；6)往步骤5)所得逐滴滴加氨水，调节pH为11，并在密封的条件下在90℃水浴中加热5h；7)冷却至室温，在通风橱中打开，并用蒸馏水清洗数次，获得石墨相氮修饰且掺杂四氧化三铁的磁性海绵阴极材料。