[发明专利]生物炭催化剂及其催化过硫酸盐降解水中污染物的方法

说明书

本发明公开了一种生物炭催化剂及其催化过硫酸盐降解水中污染物的方法，该方法利用电镀污泥生物炭催化剂催化活化过硫酸盐来降解有机污染物；通过回收电镀污泥并废物利用，通过简单的煅烧再生制备成生物炭催化剂，作为更为环保的新型材料，并在此基础上构建了电镀污泥生物炭催化剂协同过硫酸盐光催化降解体系；具有广阔的应用前景；属于污水处理领域。

技术领域

本发明属于污水处理领域，涉及一种生物炭催化剂及其催化过硫酸盐降解水中污染物的方法。

背景技术

近年来随着世界经济的极速发展以及生活水平的提高，生产活动和生活中产生的各种有机污染物的低效处理和排放使得水污染问题日益加重，对生态环境以及人类的健康构成了巨大的威胁，因此研发出针对有机污染物处理的高效的处理方法具有重要意义。

同时随着城市化和工业化的极速发展，大量的工业污泥废物被产生。污泥废弃物中通常含有大量的氮、磷、重金属及各种有机污染物，不合理的处置手段会对环境构成巨大破坏。工业废弃电镀污泥是指电镀厂排放的废弃物在处理过程中所产生的富含镍、铜、铁、锌等重金属氧化物成分的污泥，具有成分复杂、难处理等特点。在工业生产中，电镀厂产生了大量富含重金属的电镀废水污泥，若处理不当会对环境造成难以修复的损害。

污泥碳化技术是将污泥在碳化设备中进行无氧或微氧条件下加温加压的“干溜”，使污泥中的细胞裂解使水分释放出来，同时又最大限度地保留了污泥中的碳值过程。污泥中的有机物被碳化后的性质稳定，可以广泛用于吸附除臭、污水过滤、环保融雪剂、燃料、土壤改良、活性炭等诸多用途。碳化后的污泥体积小，污泥中无有毒有害气体等，不会造成二次污染。所以污泥碳化是一种既不会损坏环境又能资源回用的经济型处理技术。污泥碳化技术不但能有效处理了污泥污染难题，还能将其制成具有高附加值的商品，真正实现了废弃物的资源化利用。

高级氧化技术是指在外加能量(如高压、高温、电、光辐射等)或在添加催化剂下，通过产生氧化能力较强的自由基物质(羟基自由基、硫酸根自由基等)等高活性氧化物质，利用自由基将大分子有机污染物氧化成小分子物质，从而实现对有机污染物的降解。基于羟基自由基的催化氧化技术由于其降解效果好，降解无选择性，而受到广泛关注。然而其原料双氧水运输困难。过硫酸盐可以在水溶液中产生过硫酸根离子(SO₅^2-，S₂O₈^2-)，这种电离离子的氧化性比较强，氧化还原电位约为2.01eV。在常温条件下未经活化的过硫酸盐的降解活性较低，对有机污染物的降解效果不明显，而在适当条件下，过硫酸盐结构中的过氧键(O-O)会发生裂解分解形成两个SO₄^-·自由基，而SO₄^-·(E0＝2.8eV)具有强氧化性，可短时间内高效降解大部分有机污染物。

发明内容

针对上述问题，本发明为提供的技术方案以电镀污泥厂产生的废弃污泥为主要的金属离子来源及碳源，利用常规热解法制备了一种富含金属离子的生物炭催化剂催化剂，用来活化过硫酸盐产生硫酸根自由基从而降解污水中的有机污染物。

为此，本发明提供的第一个技术方案是这样的：

一种生物炭催化剂，该生物炭催化剂通过下述步骤依次制得的：

1)将电镀污泥充分干燥后，粉碎研磨得到前驱体；

2)将前驱体置于马弗炉中，以5-15℃/min升温速率升温至300-600℃，煅烧15min-60min，冷却至室温，得到生物炭催化剂。

进一步的，上述的用于降解水中污染物的生物炭催化剂催化剂，步骤2)中所述的升温速率为10℃/min。

进一步的，上述的用于降解水中污染物的生物炭催化剂催化剂，步骤2)中所述的煅烧温度为450℃。

进一步的，上述的用于降解水中污染物的生物炭催化剂催化剂，步骤2)中所述的煅烧时间为30min。