[发明专利]一种利用多级介孔生物炭材料激活过硫酸盐降解处理有机污染物的方法

说明书

本发明公开了一种利用多级介孔生物炭材料激活过硫酸盐降解处理有机污染物的方法，该方法采用多级介孔生物炭材料和过硫酸盐对有机污染物进行处理，其中多级介孔生物炭材料是以甘蔗渣为原料与氯化钙、氢氧化钾混合后经煅烧制得。本发明利用多级介孔生物炭材料激活过硫酸盐降解有机污染物的方法，能够实现对有机物污染物的有效去除，具有操作简单、周期短、成本低、降解效率高、去除效果好、抗干扰能力强、应用范围广、易于回收重复利用等优点，在实际处理有机污染物废水及受有机污染物污染的自然水体和土壤中具有很好的应用前景。

技术领域

本发明属于有机污染物的高级氧化处理领域，涉及一种利用生物质材料激活过硫酸盐降解有机污染物的方法，具体涉及一种利用多级介孔生物炭材料激活过硫酸盐降解处理有机污染物的方法。

背景技术

有机污染物所造成的水体和土壤环境污染问题日益严重，引起了研究者和社会的广泛关注。以苯酚为定型代表的有机污染物在其工业应用过程中不可避免地被排入到水和土壤环境中，而含苯酚的废水毒性高；且在苯酚降解过程中产生的中间产物也会有较高的毒性，具有含致癌、致突变、致畸特性，对水体植物和生物造成很大的威胁。基于上述危害，含苯酚废水是目前水处理技术上面临的亟需处理和解决的难题。常用的处理方法有吸附法、膜分离法、普通氧化法、生物法等，但是这些方法具有工艺流程复杂、设备要求高、成本高、破坏微环境，处理效率相对低下等缺点，甚至需要外加能源和过量的化学药剂作为辅助。而基于碳材料为催化剂的高级氧化技术，在过硫酸盐存在条件下能有效降解苯酚，同时过硫酸盐在化学稳定性和价格方面更胜一筹；且碳基材料可方便回收再利用，不会残留在废水中对环境造成二次污染，是一种处理效率高、去除彻底、成本低、操作便捷、应用范围广水处理方法。在此体系中，过硫酸盐作为氧化剂，在催化剂的催化作用下被激活生成高活性的氧化自由基或中间活性物质，从而进一步攻击并降解目标污染物。然而，传统的高级氧化技术像芬顿反应和广泛应用的基于金属以及氧化物催化剂的反应存在着诸多缺陷(有大量的沉淀、金属滤渗和pH范围太窄等)。近几年来发展的利用碳材料(还原氧化石墨烯、碳纳米管、活性炭、纳米金刚石和介孔碳)活化过硫酸盐技术，虽然可以解决传统技术所存在的问题；但是许多碳材料面临催化性能差、催化效率不高和制备成本过高的问题，且材料循环性能上也并不理想。因此，如何克服上述现有技术中存在的问题，获得一种制备简单、成本低、催化性能强、抗干扰能力强、分散性好、稳定性强、易于回收重复利用的用于激活过硫酸盐的新型碳催化材料，对于提高过硫酸盐高级氧化体系处理有机污染物的处理效果具有十分重要意义。

发明内容

本发明需要解决的技术问题是克服现有技术的不足，提供一种操作简单、周期短、成本低、降解效率高、应用范围广的利用多级介孔生物炭材料激活过硫酸盐降解处理有机污染物的方法。

为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是：

一种利用多级介孔生物炭材料激活过硫酸盐降解处理有机污染物的方法，采用多级介孔生物炭材料和过硫酸盐对有机污染物进行处理；所述多级介孔生物炭材料是以甘蔗渣为原料与氯化钙、氢氧化钾混合后经煅烧制得。

上述的方法，进一步改进的，所述多级介孔生物炭材料主要包含介孔结构；所述多级介孔生物炭材料中介孔的孔径分布范围为2nm～50nm；所述多级介孔生物炭材料的孔体积为0.318cm³/g～1.329cm³/g；所述多级介孔生物炭材料的比表面积为431.7m²/g～1642m²/g。

上述的方法，进一步改进的，所述多级介孔生物炭材料的制备方法包括以下步骤：

S1、将氯化钙和甘蔗渣于水中混合，干燥，加入与氯化钙质量相同的氢氧化钾，混合均匀，得到氯化钙/氢氧化钾/甘蔗渣混合物；

S2、将步骤S1中得到氯化钙/氢氧化钾/甘蔗渣混合物进行煅烧，得到甘蔗渣多孔生物炭；

S3、将步骤S2中得到的甘蔗渣生物炭与水混合，超声，搅拌，过滤，洗涤，干燥，得到多级介孔生物炭。