[发明专利]一种用于水土污染协同控制的铁锰改性生物炭制备与应用

说明书

本发明公开了一种用于水土污染协同控制的铁锰改性生物炭催化材料，所述铁锰改性生物炭催化材料包括生物炭及负载到生物炭表面上的Fesubgt;3/subgt;Osubgt;4/subgt;颗粒与MnOsubgt;2/subgt;颗粒；其中，所述Fesubgt;3/subgt;Osubgt;4/subgt;颗粒由三价铁与二价铁通过均价法制备获得，MnOsubgt;2/subgt;颗粒为七价锰与二价锰通过均价法制备获得。此外，本发明公开了一种制备上述铁锰改性生物炭催化材料的制备方法，包括步骤：步骤A：将MnOsubgt;2/subgt;颗粒负载于生物炭上；步骤B：将Fesubgt;3/subgt;Osubgt;4/subgt;颗粒负载于生物炭上；步骤C：将经过步骤A和B处理后的生物炭洗涤干燥后，获得铁锰改性生物炭催化材料。另外，本发明还公开了一种上述铁锰改性生物炭催化材料的应用。该铁锰改性生物炭催化材料高效低耗，稳定环保，操作简单。

技术领域

本发明涉及环境保护领域，涉及一种铁锰改性生物炭的制备方法及应用，特别涉及一种铁锰改性生物炭用于场地中被有机物污染的土壤和地下水一体化修复的方法，更具体地涉及具有催化性的Fe₃O₄颗粒与MnO₂颗粒修饰的生物炭实现在促解剂及表面活性剂存在下降解土壤及地下水中苯系物和多环芳烃。

背景技术

工业化进程加快导致的土壤有机污染日益受到广泛关注，有机污染物在土壤及地下水中迁移转化，容易导致土壤与地下水双重污染。苯系物和多环芳烃是污染土壤和地下水中的典型有机污染物，由于两种污染物具有流动性及一定挥发性，会扩散到土壤、地下水及大气中，导致一系列环境问题的产生。现有土壤及地下水中苯系物和多环芳烃污染治理策略大多采用土壤与地下水的单独修复，忽略了土壤和地下水的相互作用形成的交叉污染，导致污染修复的不可持续。

生物炭具有成本低、原料来源丰富和对环境友好等特点。专利CN201610540865.6公开了一种污泥生物炭催化过硫酸盐对水中有机污染物降解，但是，传统生物炭催化性能与生物炭表面基团及吸附容量相关，在反应底物或中间产物与生物炭表面基团反应、堵塞生物炭自由孔后，生物炭催化活性会明显降低。因此基于生物炭基的复合物被开发应用，例如铁锰加载的生物炭，铁锰均为土壤中常见元素，铁氧化物与锰氧化物均具有催化促解剂的作用，且铁锰氧化物联用时可以加快电子转移，提高催化效率，但现有的方法中生物炭基上铁锰复合物形态及价态不固定，造成效果不稳定。

例如：公开号为CN108176362A，公开日为2018年6月19日，名称为“一种稳定的铁锰氧化物制备方法”的中国专利文献公开了一种稳定的铁锰氧化物制备方法。在该专利文献所公开的技术方案中，制备铁锰氧化物时，采用的是FeCl₂溶液与KMnO₄溶液混合并通电制备获得，其采用电化学法制备出的铁锰氧化物形态不固定，无法量化评价效果。

又例如：公开号为CN107551998A，公开日为2018年10月9日，名称为“一种生物炭稳定化铁锰氧化物的制备方法和应用”的中国专利文献公开了一种生物炭稳定化铁锰氧化物的制备方法。在该专利文献所公开的技术方案中，制备铁锰氧化物时，采用的是FeCl₂溶液与KMnO₄溶液混合制备获得，铁锰价态不易控制，可能获得多种价态的混合物。

再例如：公开号为CN108251118A，公开日为2018年7月6日，名称为“生物炭、土壤重金属稳定化药剂及其制备方法”的中国专利文献公开了一种生物炭、土壤重金属稳定化药剂及其制备方法。然而，该专利文献所公开的技术方案通过生物炭直接浸渍金属氧化物而后干燥制得，金属氧化物易脱落。

基于此，期望制备一种固定价态易量产的铁锰改性生物炭，其可以原位协同修复土壤和地下水中的苯系物和多环芳烃，以克服上述缺点。

发明内容

针对现有技术中的缺陷，本发明的目的是提供一种铁锰改性生物炭催化材料、制备方法及其应用。

本发明的目的可以通过以下技术方案来实现：