[发明专利]一种污泥基生物碳-锰渣复合催化剂及其制备方法和应用

说明书

本发明公开了一种污泥基生物碳‑锰渣复合催化剂及其制备方法和应用。污泥基生物碳‑锰渣复合催化剂的制备过程为：在碱性溶液中，先加入污泥和电解锰渣进行改性反应I，再加入酸性溶液进行改性反应II，改性反应II完成后，进行固液分离，所得固体产物在无氧条件下进行热解，即得。所得复合催化剂具有较好的导电性和较强的吸附能力以及较高的催化活性，能快速、高效活化双氧水或过硫酸盐等产生自由基以降解水体或土壤中的有机污染物，且该复合催化剂的制备以固体废弃物为原料，成本低，制备过程简单，具有较好生产和应用前景。

技术领域

本发明涉及一种催化材料，具体涉及一种污泥基生物碳-锰渣复合催化剂，还涉及一种利用污泥和电解锰渣通过活化改性和煅烧制备污泥基生物碳-锰渣复合催化剂的方法，以及涉及一种污泥基生物碳-锰渣复合催化剂在催化活化双氧水和/或过硫酸盐氧化降解水体或土壤中的有机污染物方面的应用，属于固体废弃物资源化利用技术领域。

背景技术

高级氧化工艺(AOPs)能产生高活性氧(ROS)，能高效快速地实现对难降解有机污染的去除，且操作简易、稳定性高。目前，有研究表明利用活性污泥、农业固体废弃物(秸秆、木屑等)、冶金渣或矿物基材料可以获得低成本、高效、环境友好型的碳基或金属基AOPs催化剂，虽然这类低成本催化剂能有效地去除污染物，但是在利用它们处理实际有机污染时，依然难以避免重金属离子产生的抑制作用，干扰离子影响，且对pH的要求严格。

目前，还有一些文献报道金属/炭复合材料能显著提高污染物的去除能力，如生物炭/纳米氧化铝复合材料可以用于水体中亚甲基蓝的高效去除(Chemical EngineeringJournal,226(2013)286-292)，但该方法通过将生物炭浸渍到纯化学溶液体系中所得，依然存在制备过程繁琐，试剂消耗量大等问题，且在去除有机物的过程中，主要依赖吸附作用，在环境中，极易脱附造成再污染现象，难以实现大规模应用。有研究以赤泥和椰子壳为原料，通过简单混合的方法制备了生物炭负载赤泥的催化剂(Journal of HazardousMaterials 408(2021)124802)，该催化剂可以有效地降解酸性橙和孔雀石绿，但是该方法制备的复合材料中Fe⁰只分布在生物炭表面，容易出现Fe⁰在自然条件下氧化和应用过程中的铁浸出等一系列问题。

发明内容

针对现有技术存在的问题，本发明的第一个目的是在于提供一种污泥基生物碳-锰渣复合催化剂，该复合催化剂对双氧水或过硫酸盐的分解具有较高催化活性作用，能够促进双氧水或过硫酸盐对有机污染物的高效氧化降解。

本发明的第二个目的是在于提供一种污泥基生物碳-锰渣复合催化剂的制备方法，该方法以污泥和电解锰渣作为原料，成本低廉，且制备过程简单，有利于大规模生产。

本发明的第三个目的是在于提供一种污泥基生物碳-锰渣复合催化剂的应用，将其应用于催化双氧水或过硫酸盐氧化降解含有抗生素、染料或浮选药剂的有机污染废水，或含除草剂、农药的有机污染土壤，可以实现废水或者土壤中难降解有机污染物等的快速高效降解，且该复合催化剂适应的pH范围广，在室温下表现出高催化活性，有利于大规模推广应用。

为了实现上述技术目的，本发明提供了一种污泥基生物碳-锰渣复合催化剂的制备方法，该方法是在碱性溶液中，先加入污泥和电解锰渣进行改性反应I，再加入酸性溶液进行改性反应II，改性反应II完成后，进行固液分离，所得固体在无氧条件下进行热解，即得。