[发明专利]一种铁碳颗粒的室温制备方法及其应用

说明书

本发明属于水处理领域，具体涉及一种铁碳颗粒的室温制备方法及其应用。具体方法为将农林废弃物粉碎筛分后，放入反应釜中加热炭化，制备水热生物质炭；将铁屑、生物质炭和海藻酸钠在去离子水中充分混合；通过注射器将混合物滴加到交联剂中形成球形铁碳颗粒；将铁碳颗粒在交联剂中浸泡一定的时间；用去离子水洗涤浸泡后的铁碳颗粒，并在真空条件下干燥，最终得到铁碳颗粒材料。将包覆型铁碳颗粒活化过硫酸盐用于处理废水中的有机污染物，可以有效去除废水中的有机污染物。以布洛芬为例，去除率可达92.45％。本发明制得性能良好的包覆型铁碳颗粒材料。实现了废弃物的资源化利用，具有良好的经济和环境效益。

技术领域

本发明属于水处理领域，具体涉及一种铁碳颗粒的室温制备方法及其应用。

背景技术

过硫酸盐氧化技术是基于SO₄^·-的新型氧化技术。近年来，以SO₄^·-为主的新型高级氧化技术在渗滤液处理领域中的应用越来越广。在某些特定条件下，SO₄^·-氧化处理污染物的能力要优于·OH。因为，与·OH相比SO₄^·-具有更长的半衰期，更难被水体中的离子淬灭而且对物质氧化不具有选择性，从而使SO₄^·-能够氧化·OH不能氧化的有机物。在实际应用过程中，过硫酸盐活化后可以产生大量的·OH和SO₄^·-，常见的活化材料有纳米零价铁、含铁矿石和铜铁复合氧化物等，价格高、回收难限制了这些活化材料的实际应用，选择廉价、易回收的活化材料是目前亟需解决的问题。

铁碳微电解技术具有成本低，效率高等优点，可以有效活化过硫酸盐产生SO₄^·-，如公开号为CN201610892445.4的专利公开了一种基于铁碳微电解活化过硫酸盐的预处理有机工业废水的方法。为了回收铁碳材料，可以将铁碳材料颗粒化。目前，常用的颗粒化方法是将铁屑、活性炭和一些特殊添加剂混合在高温下加热，制备成铁碳颗粒。如公开号为CN109607704A的专利公开了一种以稀土尾矿为原料的多元催化铁碳微电极填料及其制备方法与应用；公开号为CN106139835A的专利公开了一种铁碳微电解填料的制备方法。生物质水热炭化技术是一种新兴的废弃生物质处理方式，相比热解，原材料不受含水率的限制，制备过程易于掌握，产率高，使得产品成本大大降低。水热生物质炭可以作为活性炭的替代品，但是现在常用的高温造粒方法难以利用水热生物质炭作为碳源。因为高温造粒需要在1000℃以上的温度条件下进行，过高的温度会对水热生物质炭的结构和性能造成破坏。为了将水热生物质炭作为铁碳颗粒的制备原料，亟需研究室温条件下的造粒技术制备铁碳颗粒。

海藻酸钠作为一种最广泛使用和研究的包埋材料，具有机械强度高，性质稳定，渗透性强，微生物毒性小和价格低等优点。利用海藻酸钠包埋的方法将铁和生物质炭固定在内部，可以制备出以铁屑和生物质炭为核，海藻酸钠为壳的包覆型铁碳颗粒。制备温度为室温条件，整个过程不会对生物质炭的结构和性能造成破坏，而且与高温制备相比，室温条件制备更加节约能源。因此，通过海藻酸钠包埋的方法在室温条件下制备包覆型铁碳颗粒可以利用生物质炭作为碳源。

发明内容

为了克服以上技术存在的问题，本发明旨在提供一种铁碳颗粒的室温制备方法，通过将农林废弃物粉碎筛分后，放入反应釜中加热炭化，制备水热生物质炭；将铁屑、生物质炭和海藻酸钠在去离子水中充分混合；通过注射器将混合物滴加到交联剂中形成球形铁碳颗粒；将铁碳颗粒在交联剂中浸泡一定的时间；用去离子水洗涤浸泡后的铁碳颗粒，并在真空条件下干燥，最终得到铁碳颗粒材料。

本发明提出的一种铁碳颗粒的室温制备方法，具体步骤如下：

(1)将生物质炭粉碎过筛后粒径≤1mm，放入反应釜中以180℃-240℃加热6h-12h，升温速率为1℃/min-20℃/min；