[发明专利]一种氮硫磷共掺杂的有序多孔生物炭及其制备方法和应用

权利要求书

1.一种氮硫磷共掺杂的有序多孔生物炭在活化过硫酸盐去除水体中有机污染物中的应用，包括以下步骤：将氮硫磷共掺杂的有序多孔生物炭、过硫酸盐与有机污染物水体混合进行氧化降解反应，完成对水体中有机污染物的去除；所述氮硫磷共掺杂的有序多孔生物炭与有机污染物水体中的有机污染物的质量比为2.5～5∶1；所述过硫酸盐与有机污染物水体中的有机污染物的质量比为4～10∶1；所述过硫酸盐为过硫酸钠；所述有机污染物为2,4-二氯苯酚；

所述氮硫磷共掺杂的有序多孔生物炭的制备方法包括以下步骤：

S1、将虾壳、硫源、三苯基膦混合，研磨，得到混合粉末；所述三苯基膦与虾壳的质量比为0.5∶1；所述硫源与虾壳的质量比为0.25∶1；

S2、将步骤S1中得到的混合粉末进行碳化，得到虾壳生物炭材料；

S3、将步骤S2中得到的虾壳生物炭材料进行酸改性，得到氮硫磷共掺杂的有序多孔生物炭；

所述氮硫磷共掺杂的有序多孔生物炭，包括有序多孔生物炭，所述有序多孔生物炭中掺杂有氮、硫和磷；所述有序多孔生物炭中氮的原子百分数为7.42%，硫的原子百分数为0.47%，磷的原子百分数为0.48%。

2. 根据权利要求1所述的应用，其特征在于，所述有机污染物水体的初始pH值为2～11；所述氧化降解反应在转速为100 rpm～300 rpm下进行；所述氧化降解反应的温度为15℃～35℃；所述氧化降解反应的时间为10 min～60 min。

3.根据权利要求1所述的应用，其特征在于，步骤S1中，所述硫源为双酚S。

4.根据权利要求1或3所述的应用，其特征在于，步骤S1中，所述虾壳在使用之前还包括以下处理：将虾壳干燥，粉碎，过筛，制成虾壳粉末；

步骤S2中，所述碳化在惰性气氛保护下进行；所述碳化过程中的升温速率为5 ℃/min～10 ℃/min；所述碳化的温度为700 ℃～900 ℃；所述碳化的时间为1 h～3 h；

步骤S3中，所述酸改性为将虾壳生物炭材料与酸溶液混合，超声分散，搅拌；所述虾壳生物炭材料与酸溶液的质量体积比为1 g∶20 mL～35 mL；所述酸溶液为盐酸溶液或硫酸溶液；所述酸溶液的浓度为1 mol/L～2 mol/L；所述超声分散的时间为5 min～25 min；所述搅拌的转速为300 rpm～650 rpm；所述搅拌的时间为2h。

5. 根据权利要求1所述的应用，其特征在于，所述有序多孔生物炭含大孔、介孔和微孔三种孔结构，所述大孔呈有序走向并贯穿整个有序多孔生物炭；所述大孔的孔径分布在0.2μm～0.8 μm；所述介孔的孔径分布在2 nm～8 nm；所述微孔的孔径分布在0.5 nm～2 nm；所述氮硫磷共掺杂的有序多孔生物炭的比表面积为600 m²/g～1000 m²/g。