[发明专利]一种含金属污泥炭基催化材料用于催化过氧化氢高效灭菌

摘要

本发明提供了一种含金属污泥炭基催化材料的制备方法及用于催化过氧化氢高效灭菌的应用。制备方法是以污泥作为原料通过烘干、研磨、过筛步骤后与增稠剂混合，采用热解技术制备出污泥炭基材料，经酸洗后烘干得到污泥炭基催化载体；将含金属离子的溶液加入到污泥炭基催化载体中，搅拌均匀后热解得到表面改性的污泥炭基催化材料粗产物；最后采用去离子水清洗、烘干、研磨和过筛制得含金属污泥炭基催化材料；其应用为将含金属污泥炭基催化材料、过氧化氢和环境病原微生物共培养，含金属污泥炭基催化材料催化过氧化氢产生的羟基自由基能够高效杀灭环境病原微生物，实现了固体废弃物的资源化利用。

主权项

1.一种含金属污泥炭基催化材料用于催化过氧化氢高效灭菌，其特征在于：所述含金属污泥炭基催化材料的制备方法包括以下步骤：步骤一：将污泥在90‑150℃空气环境下烘干粉碎，经100‑300目筛分后得到污泥粉末；步骤二：上一步骤得到的污泥粉末与增稠剂混合后加入30‑65wt.％蒸馏水，搅拌后挤出成型，得到直径5‑8mm柱状体；步骤三：上一步骤得到的污泥柱状体在30‑120mL/min的氮气气氛下以5‑10℃/min的升温速率升至120‑150℃干燥1‑3h，再以10‑15℃/min的升温速率升至500‑900℃进行3‑6h持续热解，冷却至室温后得到污泥炭基催化材料；步骤四：在10‑45wt.％硫酸内浸泡上一步骤得到的污泥炭基催化材料，浸泡温度30‑50℃，浸泡时间12‑24h，污泥炭催化剂与硫酸的体积比为1∶2‑1∶6，用去离子水清洗浸泡后的污泥炭基催化材料至清洗液的pH为6‑7，放置烘箱中在50‑100℃下烘干，研磨，经200‑400目筛分后得到污泥炭基催化材料载体；步骤五：将上一步骤得到的污泥炭基催化材料载体，加入含金属离子的溶液，污泥炭基催化材料载体与含金属离子的溶液的体积比为1∶5‑1∶10，搅拌并在30‑120mL/min的氮气气氛下以2‑10℃/min的速率升温至100‑120℃干燥2‑4h，然后以10‑20℃/min的速率升温至400‑800℃，热解4‑8h后冷却至室温，得到污泥炭基表面改性粗产物；步骤六：用去离子水清洗上一步得到的污泥炭基表面改性粗产物至电导率恒定，放入烘箱中在50‑100℃下烘干，研磨后经200‑400目筛分得到含金属污泥炭基催化材料；所述含金属污泥炭基催化材料用于催化过氧化氢高效灭菌，包括以下步骤：步骤一：在环境温度为20‑40℃，摇床转速为100‑300r/min的条件下培养菌株12‑24h；步骤二：将上一步骤培养后的菌株用0.1‑1mol/L，pH为6‑8的磷酸氢二钠和磷酸二氢钾缓冲液(PBS)重复清洗三次，最后用PBS重悬并稀释到菌悬液浓度为10⁷‑10⁹CFUs/mL；步骤三：将上一步骤稀释后的菌液、过氧化氢(H₂O₂)和不同浓度的含金属污泥炭基催化材料加入到10‑20mL新鲜牛肉膏蛋白胨(LB)培养基中，在温度20‑40℃，摇床转速100‑300r/min的条件下共培养，最终灭菌后的培养基中细菌浓度的对数值低于1。