[发明专利]一种降解有机污染物的生物炭纳米组合物及其应用

说明书

一种降解有机污染物的生物炭纳米组合物及其应用，有效成分为纳米碳材料和过氧化单硫酸钾，所述纳米碳材料有效成分为生物炭，此组合物能够高效降解废水中的有机污染物。主要作用原理是纳米碳材料能够快速的活化过氧化单硫酸钾产生¹O₂、·OH和SO₄^·‑，从而快速降解有机污染物。该组合物克服了现有技术中活化剂制备步骤复杂、成本高等缺点，本发明开发了一类高效、低成本、环境友好且可大批量生产的纳米材料，在处理有机污染废水和土壤洗脱液方面具有广阔的应用前景。

技术领域

本发明属于有机污染废水处理和土壤污染修复领域，具体涉及一种降解有机污染物的生物炭纳米组合物及其应用。

背景技术

自古以来，农作物秸秆就被当作燃料燃烧，进行日常的生产生活活动，而随着科技的发展进步，燃料的不断地更新升级，农作物秸秆不再是唯一选择时，人们通常是就地焚烧，既解决了空间问题，也给农田放回了一些营养物质，但是，这一做法导致了一个更大的环境问题——空气污染，使得大量碳排放到大气中，加剧了温室气体对气候的影响。从环境保护的角度出发，人们一开始想到的是将农作物秸秆做成生物炭，再将得到的生物炭施入土壤中，用作土壤固碳改良剂。由于生物炭具有很强的吸附能力，又被用作吸附剂，广泛应用于水体和大气的环境介质中去去除有机和无机污染物。但是，原始生物炭的吸附能力有限，而且通过吸附去除污染物只是将污染物固定，并不能彻底的去除污染物，有再次释放导致二次污染的风险。如今，全球人口体量巨大，为解决食物问题，需要大量的农药来保证产量以及保鲜，生产农药的过程中会产生各种中间体及副产物，这些工厂的废水需要进行处理后才能排放，另外，随着人们生活品质的提高，人们对个人护理品的使用与日俱增，这些物质被排入水体，会对水体中的生物和周边土壤造成污染。

目前对有机污染土壤和水体的修复处理技术有物理修复技术、化学修复技术和生物修复技术。物理修复技术操作简单易行，但其成本高，且易造成二次污染；生物修复技术修复周期长，具有选择性，只对某一种或几种污染物有效果；化学方法虽然有彻底去除有机污染物的能力，但传统的化学方法由于需要特定的条件以及反应过程剧烈不能直接应用于土壤修复中。

基于此，近年来发展起来一种基于活化过硫酸盐和单过硫酸盐的高级氧化技术应用于土壤与地下水的修复中，主要是通过光照、加热、金属离子和碱等方式活化产生强氧化性硫酸根自由基(SO₄^•-)，高效降解污染物，但由于这些活化方式因需要特定的条件而被限制在特定条件下使用，尤其是在土壤中的应用。随着纳米材料被广泛应用于活化过硫酸盐中，但由于纳米材料的成本较高，市场现有的纳米材料也无法进行大规模应用，另外这些纳米材料会含有一些重金属、贵金属，基本是用来进行污水处理，方便回收，很少被用于进行土壤的修复。因此亟需开发一种低成本、可大批量生产、对土壤无害甚至可增加土壤肥力的纳米材料，用于土壤及地下水修复。

发明内容

解决的技术问题：本发明针对现有均相金属离子活化过硫酸盐处理有机污染废水或土壤洗脱液过程中效率低、适用pH范围窄等问题，开发了一种降解有机污染物的生物炭纳米组合物及其应用，该组合物克服了现有技术中活化剂制备步骤复杂、成本高等缺点。

技术方案：一种降解有机污染物的生物炭纳米组合物，有效成分为纳米碳材料和过氧化单硫酸钾（PMS），所述纳米碳材料有效成分为生物炭。

上述纳米碳材料为生物炭经过球磨所得，所述生物炭是由农作物秸秆制得。

上述纳米材料尺寸为5 - 2000 nm。

上述纳米材料的浓度为0.10-0.50 g/L，所述过氧化单硫酸钾的浓度为0.25-2.00mM。