[发明专利]一种新型磁性微藻基复合剂的制备方法及其应用

说明书

本发明涉及有机污染物和重金属废水治理领域，具体涉及一种新型磁性微藻基复合剂的制备方法，该方法包括以下步骤：将热解炭化得到的生物炭通过高分子聚合反应形成生物炭微球，其次在铁盐溶液中加入微藻，得到磁性微藻基高分子生物炭微球，然后在水浴条件下加入铁盐和制备好的生物炭微球充分搅拌生成生物炭负载纳米零价铁，最后将上述材料超声分散在溶液中并加入过硫酸盐，混合均匀即得到磁性微藻基生物炭负载纳米零价铁激活过硫酸盐复合剂；该方法制得的吸附剂具有协同去除有机物‑重金属、去除效果佳、易分离等优点。

技术领域

本发明属于电镀废水、养殖废水、印染废水治理领域，具体涉及一种新型磁性微藻基复合剂的制备方法及其应用。

背景技术

随着城市化进程的加快和工农业的迅速发展，我国绝大多数城市都存在着较为严重的水污染问题。大量未经处理的城市垃圾、工业废水和生活污水以及大气沉降物不断排入水体中，使水体悬浮物和沉积物中的重金属含量急剧升高，水体重金属污染己成为全球性的环境污染问题，对重金属污染水体的治理迫在眉睫。目前水中重金属的去除一般采用离子交换法、化学沉淀法、电解法、液膜法和吸附法。

小球藻作为一种微型藻类具有生长速率快、培养成本低、有效富集水中的重金属离子、吸附水体中的氮磷等富营养物质等优点，是一种高效的活体生物吸附剂。在传统的微藻吸附废水中污染物的处理中，微藻通常处于悬浮生长的状态，容易从反应器中流失，并且处理完成后微藻与废水的分离带来较大的操作成本。

发明内容

本发明的目的是克服现有技术的不足而提供一种高分子生物炭负载纳米零价铁激活过硫酸盐的制备方法以降解养殖废水、印染废水中的有机物并协同去除重金属，该方法制得的材料具有降解速度快、循环效果好、易于分离、性能稳定的特点。

本发明的技术方案如下：

一种新型磁性微藻基复合剂的制备方法，包括以下步骤：

1)磁性高分子生物炭微球的制备：将生物炭原材料置于马弗炉中热解炭化得到生物炭，将生物炭进行酸化洗涤干燥后得到生物炭粉备用；将0.5～1g生物炭粉在30～50mL蒸馏水中超声分散后，在常温下向该蒸馏水中加入含有Fe³⁺的铁盐并搅拌1h，之后在氮气保护下于60～80℃温度条件下向该蒸馏水中加入含有Fe²⁺的铁盐并搅拌反应1.5h、之后再加入弱碱溶液并搅拌1～3h使溶液的pH≥10，得到磁性生物炭；

将质量比为1∶2～1∶5磁性生物炭和含有机官能团的化合物溶液加入到30～60mL的无水乙醇内并超声分散15～30min，之后再向该无水乙醇混合液中加入质量比是1mL∶(15～20)mg的交联剂和引发剂并在功率为50～100W的微波炉中加热5～8min得到磁性高分子生物炭泥，将磁性高分子生物炭泥洗涤干燥得到磁性高分子生物炭微球，记为材料A；

2)磁性微藻基高分子生物炭微球的制备：将培养好的微藻和材料A混合均匀并在光照条件下静置3～8h，得到磁性微藻基高分子生物炭微球，记为材料B；

3)生物炭负载纳米零价铁的制备：将质量比为1∶3～1∶10的材料B和铁盐超声分散在体积比为1∶1～1∶6的水和无水乙醇混合溶液中，之后将上述混合溶液在氮气环境下于60～80℃的水浴条件下继续搅拌1～2h，并向其中缓慢滴加浓度为0.5～1mol/L的NaBH4溶液，最后分别用蒸馏水和无水乙醇分别洗涤数次，即得到磁性微藻基高分子生物炭微球负载纳米零价铁，记为材料C；

4)复合剂的制备：将材料C超声分散在蒸馏水中，分散均匀后向该蒸馏水中加入过硫酸盐溶液，搅拌混合均匀并洗涤干燥即得到磁性微藻基生物炭负载纳米零价铁激活过硫酸盐复合剂，记为材料D。

进一步的，所述的生物炭原材料的煅烧温度是600～800℃，升温速率10～20℃/min，保温时间3～6h。