[发明专利]一种负载双金属的活性炭高性能吸附剂及其制备方法和应用

说明书

本发明公开了一种负载双金属钴/锆活性炭高性能吸附剂的制备方法，及其在有机农药废水处理中的应用。以多孔和比表面积大的活性炭为载体，通过溶液浸渍法将钴离子和锆离子负载在活性炭上，然后通过高温煅烧将两种金属离子稳定地固定在活性炭孔隙内外表面，最后通过研磨方式将煅烧后的固体磨成粉末，以获得负载双金属活性炭高性能吸附剂Co/Zr@AC。制得的吸附剂具有高稳定性，能有效去除水中有机农药阿特拉津。该吸附剂经解吸再生后可重复使用，重复使用5次的负载双金属活性炭对阿特拉津的去除率仍高于93％。所制备的负载双金属活性炭是一种很有前途的环境功能材料，在有机废水处理领域具有较高的实用性和推广性。

技术领域

本发明属于材料技术和污水处理技术领域，具体涉及一种负载双金属钴/锆的活性炭高性能吸附剂的制备方法及其用于去除难降解有机农药阿特拉津的技术。

背景技术

在全世界农业中，阿特拉津能够防治和去除阔叶杂草和禾本科杂草，还可以作为非选择性除草剂在休耕地和非农田土地上使用，其全球年用量高达7～9万吨。由于技术的局限性以及不合理的使用，导致阿特拉津进入环境的量非常可观。据推算，我国受阿特拉津污染土地的面积已超过1.0×10¹⁰hm。由于阿特拉津会破坏哺乳动物、甲壳类动物、爬行动物和两栖动物的生殖和免疫系统，甚至危害人体健康。鉴于阿特拉津的广泛使用、环境稳定性以及对生态系统的影响，研究如何去除环境中的阿特拉津是目前的研究重点。

目前，国内外对水中阿特拉津的处理技术可分为物理方法、化学方法和生物方法。其中，物理方法处理周期短、方便快捷，但是不能从根本上去除污染物，会产生二次污染。化学方法能够实现对阿特拉津的高效、快速降解，但是其运行成本较高，在实际应用中还存在一定的局限性。生物方法操作简单、对环境影响小，但降解周期相对较长。因此，研发新型的有机农药处理材料和技术尤为重要。

活性炭具有较大的比表面积、多孔结构以及丰富的表面官能团，经常被用来去除水中的各种污染物，其中已有不少关于利用活性炭来去除水中阿特拉津的报道，但现有结果发现其对阿特拉津的去除未达到预期效果，且还存在难以重复利用的问题。为了提高活性炭的去除能力，通过技术手段对活性炭进行改性处理是目前的研究热点，许多学者做了不少研究。例如文献“浸渍沉淀法制备活性炭负载Co-Mo双金属脱硫催化剂”(燃料化学学报，2012，40(10):1252-1257)研究了负载双金属Co/Mo的活性炭催化剂，并用于催化CO还原SO₂。专利CN109967041B“一种双金属改性磁性生物质活性炭吸附剂及其制备方法与在废水处理上应用”公开了一种负载双金属Fe/Mg活性炭的制备方法，并应用于孔雀石绿染料的处理。文献“负载纳米零价铁/钯(ZVI/Pd)双金属活性炭去除水中三氯乙烯(TCE)的研究”(净水技术，2013，32(1):67-73)研究了将纳米零价铁/钯负载于活性炭上，并用于去除水中的三氯乙烯。文献“Mn-Ce双金属/活性炭催化臭氧化处理亚甲基蓝废水”(工业水处理，2019，39(8):60-65)制备了负载双金属Mn-Ce的活性炭材料，并用于处理亚甲基蓝废水。上述文献在用双金属负载活性炭材料处理污染物方面有一定的研究，但此类双金属负载型活性炭的制备成本较高、工序复杂，重复使用率低，同时对去除难降解污染物特别是有机农药还有一定不足，且其去除效果也有待进一步提高。

发明内容

本发明要解决的技术问题，在于克服现有技术的不足，提出了一种负载双金属钴/锆活性炭高性能吸附剂的制备方法，以及用于去除难降解有机农药阿特拉津。为了达到以上目的，本发明提出的一种负载双金属活性炭高性能吸附剂的制备方法，其步骤如下：

(1)活性炭预处理：将经过50～150目的标准样筛过筛后的活性炭粉末浸泡在0.5mol/L的氢氧化钠溶液浸泡24小时，活性炭和氢氧化钠溶液按固液比(g:mL)为(1～4):10配制，过滤后的活性炭用超纯水冲洗至中性，然后在60～95℃条件下烘干；之后按照固液比(g:mL)为(1～4):10的配比，将上述烘干的活性炭置于1.0mol/L的盐酸溶液中浸泡24小时，过滤后的活性炭同样用超纯水冲洗至中性，并在60～95℃条件下烘干。