[发明专利]一种营养强化黄豆芽基生物炭活化过硫酸盐去除水体中有机污染物的方法

说明书

一种营养强化黄豆芽基生物炭活化过硫酸盐去除水体中有机污染物的方法，涉及一种生物炭活化过硫酸盐去除水体中有机污染物的方法。本发明是要解决现有的生物炭材料用于活化过硫酸盐的催化活性较差，需要加入大量的改性剂，容易对环境造成二次污染，且在过硫酸盐体系中易受卤素离子、含氧阴离子以及天然有机质的干扰的技术问题。本发明所用催化剂原料为黄豆，来源丰富，成本低廉、制备简单、环境友好，活化过程以非自由基活化为主，反应速率快，节省过硫酸盐。加0.2g/L的催化剂、0.5mM的过硫酸氢钾，10min对10mg/L苯酚降解效率即可达100％。

技术领域

本发明涉及一种生物炭活化过硫酸盐去除水体中有机污染物的方法。

背景技术

近年来，随着工业技术和医疗技术的快速发展，日益增多的有机污染物被排放到自然水体中，严重影响了水体质量和水生态环境的平衡。有机污染物由于其疏水性较强且在自然环境中难以降解，易在环境和生物体内残留并且累积，还会通过食物链富集放大，严重影响人类的健康生活，并对环境造成不可修复的破坏。目前，常用的处理方法有吸附法、Fenton法、膜分离法、生物降解法等，但都存在工艺操作复杂、设备要求高、效率较低、处理不完全等缺点，对高毒性且难降解的有机污染物，传统方法达不到预期的效果。基于过硫酸盐的高级氧化技术具有寿命更长和氧化能力更强的硫酸根自由基，要求的反应条件更宽松，适应各种水环境。但是，现阶段过硫酸盐活化技术应用也存在外加能量活化，极大降低了经济性，金属基活化剂中金属离子溶出导致二次污染等问题。碳基材料由于具有较高的比表面积、优异的电子传递能力、表面可调控的功能化官能团和sp2杂化碳结构能够有效参与氧化还原反应等特点，而且碳基材料有良好的环境兼容性，在活化过硫酸盐处理水体中有机污染物有着巨大潜力。碳纳米管、氧化石墨烯等无金属碳材料都能有效活化过硫酸盐，但这些催化剂的制备过程复杂、成本高，难以实现工业水处理上的实际应用。另外，生物炭材料也可以用于活化过硫酸盐，但是原始生物炭材料展现的催化活性较差，常常需要大量的改性剂对生物炭进行改性，容易对环境造成二次污染，且在过硫酸盐体系中易受卤素离子、含氧阴离子以及天然有机质的干扰。因此，探索一种制备工艺简单、经济高效、催化活性高、抗干扰能力强的新型生物炭材料是非常有必要的。

黄豆芽是一种生长周期短，来源广泛，经济实惠的植物。发芽是一种简单的、廉价的生物加工技术。

发明内容

本发明是要解决现有的生物炭材料用于活化过硫酸盐的催化活性较差，需要加入大量的改性剂，容易对环境造成二次污染，且在过硫酸盐体系中易受卤素离子、含氧阴离子以及天然有机质的干扰的技术问题，而提供一种营养强化黄豆芽基生物炭活化过硫酸盐去除水体中有机污染物的方法。

本发明的营养强化黄豆芽基生物炭活化过硫酸盐去除水体中有机污染物的方法是按以下步骤进行的：

一、将黄豆浸没在质量分数为0.1％～0.15％的次氯酸钠水溶液中浸泡15min～20min进行消毒，取出黄豆用去离子水清洗，然后浸没在营养液中浸泡10h～11h，取出后放置于发芽盘中，发芽盘放到恒温培养箱中进行发芽5天～6天，发芽期间定期喷洒营养液保持黄豆表面润湿，得到黄豆芽；

所述的营养液的制备方法为：将七水合硫酸亚铁、七水合硫酸锌和碘化钾溶于水中，混合均匀，得到营养液；所述的营养液中Fe²⁺的浓度为30mg/L～35mg/L，Zn²⁺的浓度为30mg/L～35mg/L，I^-的浓度为15mg/L～20mg/L；

所述的发芽的条件为：温度为25℃～26℃，湿度为75％～80％；

二、将步骤一制备的黄豆芽在温度为60℃～65℃干燥1.5h～2h，然后进行热解炭化；

所述的热解炭化的条件为：从室温以升温速率5℃/min～12℃/min升温至900℃～950℃，热解炭化时间为1h～2h，然后随炉冷却至室温，整个过程的气氛为氮气气氛；