[发明专利]一种磁性微藻基生物炭的制备方法及其应用

说明书

本发明公开了一种磁性微藻基生物炭的制备方法及其应用，其是在含有铁盐的溶液中，加入微藻，经碱热处理后，高温热解炭化即可。本发明的方法在微藻基生物炭中引入四氧化三铁，不仅能够增加活性位点，提高催化能力，而且能够增强催化材料的磁性，更易于分离。在过硫酸盐存在的条件下，优化了磁性微藻基生物炭的热解温度以及适用条件，使得其活化过硫酸盐的过程能够有效产生活性物种，促进污染物和催化剂之间的电子转移，提高了催化降解污染物的效果。该操作方法简单易行，原料易得，成本低廉，在实际应用中推广实施的前景良好。

技术领域

本发明属于水处理技术领域，具体涉及一种磁性微藻基生物炭的制备方法及其应用。

背景技术

由湖泊富营养化引发的水华会破坏水生态平衡并且微藻产生的藻毒素对饮用水安全造成威胁。目前常规的机械法和化学法不能够完全处理处置水华中大量生长的微藻。微藻的资源化利用不但能够解决大量繁殖的藻细胞的问题，还能够将其转化为生产生活中有利的资源。因此，微藻的资源化利用成为了一个可供选择的方案。微藻由蛋白质、脂类、多糖等有机质以及多种无机元素组成，目前被广泛应用于医药、食品、能源等领域，在环境领域的用途有待挖掘。

高级氧化工艺是近年来备受关注的新型水处理技术，它能够通过光化学、声化学、以及电化学，辅以氧化剂，产生高氧化还原电位的活性基团(羟基自由基、硫酸根自由基、臭氧自由基)，对自然水体以及工业废水中的难降解有机物进行快速降解，进一步矿化分解为二氧化碳和水。但是通过光、声、电、热等外界能量输入需要消耗大量的能源，提高了水处理工艺的成本，而非均相的功能材料则能进一步减少处理过程中的能耗。

作为一种功能材料，炭基材料拥有较高的比表面积、较好的电子传递能力以及稳定性，同时炭基材料表面的含氧官能团、SP2杂化碳结构等都有利于氧化还原反应的进行。纳米金刚石、碳纳米管、氧化石墨烯等均能够有效活化过硫酸盐产生活性物种降解水体中的污染物。但是其成本较高，短时间难以大规模实际应用。而较为常见的活性炭对过氧化氢以及过硫酸盐的活化效果十分有限。

综上所述，将难以处置的微藻开发成为具备催化活性的环境功能材料具有重要的意义，且在目前也已十分必要。

发明内容

本发明的目的是提供一种磁性微藻基生物炭及其制备。

本发明所提供的磁性微藻基生物炭，通过包括下述步骤的方法制备得到：

1)将微藻分散到含有铁盐的溶液中，搅拌；

2)从步骤1)得到的体系中离心分离出藻细胞；

3)将分离出的藻细胞进行碱溶液加热处理，从碱溶液加热处理后的体系中分离出藻细胞；

4)将所得藻细胞高温热解炭化，得到磁性微藻基生物炭。

上述方法步骤1)中，所述含有铁盐的溶液通过将铁盐溶解于水中制备得到，其中，所述铁盐具体可为九水合硝酸铁，

所述铁盐的质量占所述含有铁盐的溶液的质量的百分比为2％-6％，具体可为4％；

所述微藻具体可为螺旋藻。

所述微藻与所述含有铁盐的溶液中的铁元素的质量比可为30g:1.39g-30g:4.15g，具体可为30g：2.77g；

所述搅拌的温度可为室温，时间可为8-12h，具体可为12h。

上述方法步骤2)中，所述离心分离的转速可为3000-5000转/分钟，具体可为4000转/分钟；

上述方法在对分离出的藻细胞进行碱溶液加热处理之前，还包括对分离出的藻细胞清洗以去除过量的铁盐的操作。

其中，所述清洗用水为超纯水；

所述清洗可反复进行多次，具体可为5次。