[发明专利]一种污泥基复合催化剂及其制备方法和应用

说明书

本发明特别涉及一种污泥基复合催化剂及其制备方法和应用，属于废水处理技术领域，包括：将污泥进行干燥，后进行粉碎，得到粉状污泥；将所述粉状污泥进行第一加热反应，后进行研磨，得到污泥衍生生物炭；将所述污泥衍生生物炭进行改性，得到污泥基复合催化剂；其中，所述加热的氛围为惰性气体氛围；所述改性采用的改性剂包括氯化铁或冰乙酸溶液，使用氯化铁和冰乙酸分别对污泥衍生生物炭进行改性，获得了氧基氯化铁(FeOCl)复合污泥衍生生物炭催化剂和冰乙酸改性生物炭催化剂，用于实际废水处理，pH适用范围广，受复杂环境影响较小，为污泥资源化利用与高效催化降解废水中的有机污染物相结合提供了可行的策略。

技术领域

本发明属于废水处理技术领域，特别涉及一种污泥基复合催化剂及其制备方法和应用。

背景技术

污水污泥(SS)是废水处理过程中不可避免的副产物，因其产量较大，其经济环保的处置方式成为当今社会的重要问题。目前，以污泥中有机质的利用为目的的污泥热解工艺，可以将污泥转化为具有丰富活性位点的生物炭，成为资源化利用的重要途径之一。污泥衍生的生物炭(SBC)可作为基于过硫酸盐的高级氧化技术(AOPs)体系的非均相催化剂，以实现“以废治废”的策略，对人类社会的可持续发展具有重要意义。

到目前为止，已经报道了多种基于污泥衍生生物炭的功能性材料，其相关研究主要集中于酸或碱改性、氮官能化和过渡金属改性等，以提高碳基材料的催化性能。之所以被这样改性是因为可以(I)增加碳基材料的比表面积和表面功能；(II)通过共轭提高π电子迁移率；(III)引入新的活性位点和官能团；(IV)改变局部碳原子中的电子密度，从而增加碳基材料的活性。

发明内容

本申请的目的在于提供一种污泥基复合催化剂及其制备方法和应用，以提供一种新的污泥衍生生物炭的改性途径。

本发明实施例提供了一种污泥基复合催化剂的制备方法，所述方法包括：

将污泥进行干燥，后进行粉碎，得到粉状污泥；

将所述粉状污泥进行第一加热反应，后进行研磨，得到污泥衍生生物炭；

将所述污泥衍生生物炭进行改性，得到污泥基复合催化剂；

其中，所述第一加热反应的氛围为惰性气体氛围；

所述改性采用的改性剂包括氯化铁或冰乙酸溶液。

可选的，所述将所述污泥衍生生物炭进行改性，得到污泥基复合催化剂，具体包括：

将所述污泥衍生生物炭和所述氯化铁混合于水溶剂中，后进行干燥，得到第一中间产物；

将所述第一中间产物进行第二加热反应，后进行冷却、清洗、干燥和研磨，得到污泥基复合催化剂。

可选的，所述第一中间产物中所述氯化铁的质量比例为10％-100％，所述氯化铁包括无水氯化铁或水合氯化铁，所述的第一中间产物的混合搅拌时间为10-50h，所述干燥的温度为40℃-80℃。

可选的，所述第二加热反应的加热速率为2℃/min-15℃/min，所述第二加热反应的终点温度为120℃-400℃，所述第二加热反应的保温时间为0.5h-5h。

可选的，所述将所述污泥衍生生物炭进行改性，得到污泥基复合催化剂，具体包括：

将所述污泥衍生生物炭和所述冰乙酸溶液混合，并在5-50℃下进行搅拌，得到第二中间产物；

将所述第二中间产物清洗、干燥和研磨，得到污泥基复合催化剂。

可选的，所述冰乙酸溶液的体积浓度分数为5％-100％，所述冰乙酸与所述污泥衍生生物炭的质量比为0.25-5，所述混合的时间为0.5h-10h。

可选的，所述污泥的有机质质量含量占10％以上。