[发明专利]一种基于磁混凝含藻絮体热裂解制备原位载铁生物炭的方法及其应用

权利要求书

1.一种基于磁混凝含藻絮体热裂解制备原位载铁蓝藻生物炭的方法，其特征在于，包括以下步骤：

S1：利用共价键磁性混凝剂处理含藻水，收集含藻絮体并烘干；

S2：将步骤S1中得到的烘干絮体研磨后过筛与活化剂溶液浸渍；

S3：将步骤S2中浸渍后的絮体抽滤烘干后，在惰性气氛下进行热裂解处理；

S4：将步骤S3中热裂解处理后的样品水洗、离心，收集固体部分干燥得到原位载铁蓝藻生物炭复合材料；

所述步骤S1中的共价键磁性混凝剂的制备方法包括以下步骤：

S11：将4.0g磁性Fe₃O₄纳米颗粒加入到320mL无水乙醇和80mL去离子水溶液中，超声20min后，加入18mL25％～28％氨水，保证pH＞9后继续超声10min，得到碱性Fe₃O₄分散液，将分散液置于水浴锅中保持温度为40℃，然后逐滴加入4mL正硅酸乙酯，在400r/min下电动搅拌6h，用无水乙醇和去离子水洗涤3～5次；

S12：将步骤S11中洗涤后的溶液加入200mL无水乙醇，置于40℃水浴锅中，逐滴加入4mLγ-氨基丙基三乙氧基硅烷，在400rpm下电动搅拌6h后，用无水乙醇和去离子水洗涤3～5次；

S13：将6g丙烯酰胺和3g阳离子单体加入15mL去离子水中，在400r/min下磁力搅拌至溶解，将溶解后的溶液加入到步骤S12中洗涤后的溶液中，加入300mL去离子水，搅拌均匀，置于水浴锅中保持温度在35℃，将3.0g过硫酸铵溶解于40mL去离子水后使用蠕动泵逐滴加入搅拌均匀后的溶液中，在350r/min下电动搅拌24h后，用无水乙醇和去离子水洗涤3～5次，得到共价键磁性絮凝剂。

2.如权利要求1所述的一种基于磁混凝含藻絮体热裂解制备原位载铁蓝藻生物炭的方法，其特征在于，所述步骤S1中使用的共价键磁性混凝剂浓度为25g/L～327g/L，投加量为25mL，混凝条件为：快搅速度为350r/min，快搅时间为10min，慢搅速度为50r/min，慢搅时间为15min，沉降时间为30min，含藻水中所用藻种为铜绿微囊藻FACHB-905，在2000ulx，25℃，光暗比为12∶12条件下培养至对数生长期，混凝中原模拟含藻水在686nm的吸光度为0.270～0.300，烘干温度为60～80℃，烘干时间为12～24h。

3.如权利要求1所述的一种基于磁混凝含藻絮体热裂解制备原位载铁蓝藻生物炭的方法，其特征在于，所述步骤S2中活化剂为NaOH或H₃PO₄，其中NaOH浓度为2mol/L，H₃PO₄浓度为2mol/L，浸渍时间为6～10h。

4.如权利要求1所述的一种基于磁混凝含藻絮体热裂解制备原位载铁蓝藻生物炭的方法，其特征在于，所述步骤S3中惰性气氛为N₂，惰性气体流速为50～100mL/min，热裂解分为两个阶段，第一个阶段热裂解温度为30～300℃，热裂解时间40min，第二个阶段热裂解温度为300～800℃，热裂解时间为10～50min。

5.如权利要求1所述的一种基于磁混凝含藻絮体热裂解制备原位载铁蓝藻生物炭的方法，其特征在于，所述步骤S4中水洗为用去离子水清洗3～5次，离心转速为5000r/min，时间为5～10min，烘干温度为60～80℃，时间为12～24h。

6.一种采用如权利要求1～5任一项所述的制备方法制得的原位载铁蓝藻生物炭。

7.一种如权利要求6所述的原位载铁蓝藻生物炭在处理四环素废水中的应用，其特征在于，包括以下步骤：

(1)将原位载铁蓝藻生物炭加入四环素废水中，调节pH至3～11，将体系置于25～50℃恒温摇床中；

(2)待步骤(1)中的体系吸附平衡后，加入双氧水进行类芬顿氧化反应。