[發(fā)明專利]一種負(fù)載雜原子的生物質(zhì)炭材料及其應(yīng)用在審
| 申請?zhí)枺?/td> | 202011446179.5 | 申請日： | 2020-12-09 |
| 公開（公告）號： | CN112717975A | 公開（公告）日： | 2021-04-30 |
| 發(fā)明（設(shè)計）人： | 左靜;楊琳;方國東;秦豐林 | 申請（專利權(quán)）人： | 迪天環(huán)境技術(shù)南京股份有限公司 |
| 主分類號： | B01J27/24 | 分類號： | B01J27/24;B09C1/08 |
| 代理公司： | 南京瑞弘專利商標(biāo)事務(wù)所(普通合伙) 32249 | 代理人： | 梁天彥 |
| 地址： | 210039 江蘇省南京市雨花*** | 國省代碼： | 江蘇;32 |
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| 摘要： | |||
| 搜索關(guān)鍵詞： | 一種 負(fù)載 原子 生物 材料 及其 應(yīng)用 | ||
本申請?zhí)峁┝艘环N負(fù)載雜原子的生物質(zhì)炭材料及其應(yīng)用，涉及環(huán)保領(lǐng)域；該生物質(zhì)炭材料是由秸稈、氮源、磷源、硫源、硼源混合后，經(jīng)馬弗爐程序加熱碳化獲得；該生物質(zhì)炭材料來源廣泛，環(huán)境友好，在常溫、自然條件下即可高效活化過硫酸鹽進而修復(fù)土壤有機污染，生物質(zhì)炭材料及其負(fù)載的雜原子不僅不會對土壤生態(tài)環(huán)境造成不利影響，還能顯著提高土壤有機質(zhì)等養(yǎng)分含量，進而對土壤起到改良作用，易于推廣應(yīng)用。
技術(shù)領(lǐng)域
本申請涉及環(huán)保領(lǐng)域，特別是一種負(fù)載雜原子的生物質(zhì)炭材料及其在活化過硫酸鹽中的應(yīng)用。
背景技術(shù)
隨著城市化進程加快,大量涉及焦化、化工、石油等行業(yè)的工業(yè)污染物被排入土壤中，產(chǎn)生大量有機污染場地，如何快速有效的修復(fù)有機污染場地是當(dāng)前必要解決的問題。化學(xué)氧化修復(fù)技術(shù)具有修復(fù)效率高、周期短、成本較低,對污染物類型和濃度不敏感等優(yōu)點,是修復(fù)污染土壤的常用技術(shù)之一。
高級氧化法(AOPs)是基于自由基高氧化電勢來氧化降解有機污染物的一系列反應(yīng)過程的統(tǒng)稱，具有適用范圍廣,氧化能力強、反應(yīng)速率快的特點。傳統(tǒng)的AOPs是以羥基自由基(·OH)為主要的活性物質(zhì)來降解污染物質(zhì)。HO·為還原電位較高的強氧化劑,但由于HO·氧化污染物時要求在酸性條件下進行,并且對污染物質(zhì)的降解無選擇性,因此其在應(yīng)用時受本底物質(zhì)(碳酸鹽、碳酸氫鹽、天然有機物等)影響大。
活化過硫酸鹽氧化技術(shù)是近年來發(fā)展起來的新型高級氧化法，其以硫酸鹽自由基(SO4-·)為主要活性物質(zhì)降解有機污染物，雖然過硫酸鹽本身氧化污染物質(zhì)的能力有限，但在光、熱、聲、過渡金屬離子等條件下,S2O82-可被活化分解為SO4-·，具有較高的氧化還原電位,可降解大部分污染物質(zhì)。
活化過硫酸鹽的方法包括熱活化、紫外光活化、超聲活化等。傳統(tǒng)過硫酸鹽活化技術(shù)耗能大、成本高，金屬基催化材料活化過硫酸鹽存在金屬離子浸出、產(chǎn)生二次污染的問題。而為了降低二次污染的風(fēng)險，國內(nèi)外學(xué)者又開始致力于開發(fā)新型的非均相催化劑，例如有納米鐵酸銅、納米Co3O4等活化材料，此類材料往往造價成本太高，難以大規(guī)模推廣應(yīng)用；同時，CO2+還具有一定的毒性，可能對操作者造成潛在的危害，進一步限制了該技術(shù)的應(yīng)用。
此外，現(xiàn)有生物炭制備技術(shù)是升溫至100℃保溫2h，再分別升到300℃、400℃、500℃、600℃、700℃，溫度梯度是10℃/min，并保溫不同時間，之后恢復(fù)室溫得到生物質(zhì)炭；但該方法一步升溫至熱裂解溫度100℃進而保溫2h，溫度較低，熱裂解過程并不徹底，無法達到較好的熱解效果，后續(xù)直接升溫至設(shè)計溫度，炭化產(chǎn)物的性能相對較差，不利于生物質(zhì)炭的后續(xù)利用。
因此，急需開發(fā)一種環(huán)境友好、高效、廉價的活化劑，以提高過硫酸鹽在場地有機污染場景修復(fù)中的應(yīng)用范圍。
發(fā)明內(nèi)容
針對上述問題，本申請?zhí)峁┮环N以雜原子摻雜生物質(zhì)炭材料制備的活化劑，其通過活化過硫酸鹽體系產(chǎn)生硫酸根自由基，進而對有機污染物進行快速的分解消除且環(huán)境友好，不造成二次污染。
本申請是通過如下技術(shù)方案實現(xiàn)的：
首先，本申請?zhí)峁┝艘环N負(fù)載雜原子的生物質(zhì)炭材料，該材料是通過如下方法制備的：
1)將秸稈生物質(zhì)粉碎料、氮源、磷源、硫源、硼源按照質(zhì)量比70:10:10:5:5拌和后進行充分混勻，獲得混合料；其中，氮源、磷源、硫源、硼源依次分別按其所含的氮元素質(zhì)量、磷元素質(zhì)量、硫元素質(zhì)量、硼元素質(zhì)量計算；
2)將步驟1)獲得的混合料裝填至不含氧氣的反應(yīng)罐中(優(yōu)選不銹鋼罐)；如利用惰性氣體(優(yōu)選N2)進行鼓吹處理，以排除反應(yīng)罐中的氧氣；
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