[发明专利]一种重金属超富集生物质炭催化剂及其制备方法与应用

说明书

本发明公开了一种重金属超富集生物质炭催化剂及其制备方法与应用，其制备方法包括如下步骤：(1)将碳酸盐溶于水中，得到溶液；(2)向溶液中添加东南景天粉末，搅拌，得到悬浮液；(3)将悬浮液中的水分挥发，研磨，得到固体粉末；(4)将固体粉末用铝箔纸包裹好，煅烧，冷却后研磨，得到黑色粉末；(5)将黑色粉末浸渍于酸溶液中，搅拌，过滤，再浸泡于水中，固液分离，将固体洗涤至中性，干燥，研磨过筛，即得。有益效果：重金属超富集生物质炭活化过硫酸氢盐具有协同作用，降解效果明显高于单一催化剂和过硫酸氢盐，且其比表面积大，能够提供更多的反应位点。

技术领域

本发明属于生物质炭材料领域，特别是涉及一种重金属超富集生物质炭催化剂的制备方法及其在处理有机废水中的应用。

背景技术

随着工业化的发展，水污染问题受到了越来越多的关注，其中有机污染问题尤为突出。生物处理法是去除废水中有机污染物常用的工艺，但对于那些毒性强、浓度高、不易生物降解的有机废水，生物处理往往达不到理想的去除效果。近些年来，基于强氧化性自由基(羟基自由基)的高级氧化技术受到了众多研究者的关注。自由基因其具有强氧化性，能够实现难降解有机物的无毒或低毒化，甚至可以将这些有机物矿化为水和二氧化碳。以羟基自由基为主导的高级氧化废水处理技术主要以芬顿及类芬顿法为主，也是目前工程上应用较多的高级氧化废水处理技术。

随着研究的不断深入，发现基于硫酸根自由基的高级氧化废水处理技术更具应用前景，相比以羟基自由基为主导的高级氧化水处理技术而言，其具有更多的优势，主要体现在以下几个方面：(1)硫酸根自由基降解有机物选择性更强，几乎可以降解废水中所有的有机污染物；(2)硫酸根自由基具有较高的氧化电位(2.5～3.1V)，所有氧化性更强；(3)基于硫酸根自由基的高级氧化技术所适用的pH范围更广(2～9)；(4)硫酸根自由基半衰期更长、更稳定。

生物质炭主要是一种吸附材料，但重金属超富集生物质炭不仅具有较好的吸附性能，而且因其内部含有金属而具有较高的催化性能和易于分离的特点，另外，该生物质炭的制备能够解决重金属超富集植物的处理问题，有利于解决土壤重金属污染问题。目前，还没有重金属超富集生物质炭降解废水中有机物的相关报道。

发明内容

发明目的：本发明所要解决的技术问题是针对现有技术的不足，提供一种一种重金属超富集生物质炭催化剂及其制备方法与其在处理有机废水中应用。

为了解决上述技术问题，本发明公开了一种重金属超富集生物质炭催化剂的制备方法，包括如下步骤：

(1)将碳酸盐溶于水中，搅拌均匀使其完全溶解，得到溶液；

(2)向步骤(1)得到的溶液中添加东南景天粉末，磁力搅拌，得到悬浮液；

(3)将步骤(2)得到的悬浮液中的水分挥发，研磨，得到抹茶色固体粉末；

(4)将步骤(3)得到的固体粉末置于坩埚中，内外铝箔纸包裹好，再置于马弗炉中煅烧，冷却后研磨，得到黑色粉末；

(5)将步骤(4)得到的黑色粉末浸渍于酸溶液中，磁力搅拌，过滤，再浸泡于水中，固液分离，将固体洗涤至中性，干燥，研磨过筛，即得。

步骤(1)中，所述的碳酸盐为碳酸钾或碳酸钠；碳酸盐的浓度为0.1～0.3g/mL(优选0.2g/mL)。

步骤(2)中，所述碳酸盐与东南景天粉末的质量比为1～3:1(优选2:1)；所述搅拌的转速为100～300rpm(优选200rpm)，时间为3.5～4.0h。