[發明專利]一種新型醌介體材料的制備方法及其應用

在審

• 申請號: 202110873196.5
• 申請日: 2021-07-30
• 公開（公告）號: CN113526662A
• 公開（公告）日: 2021-10-22
• 發明（設計）人: 楊珊珊;丁杰;謝國俊;王光遠;孫漢鈞
• 申請（專利權）人: 哈爾濱工業大學
• 主分類號: C02F3/28
• 分類號: C02F3/28;C02F101/38
• 代理公司: 北京盛詢知識產權代理有限公司 11901
• 代理人: 袁善民

本發明公開了一種新型醌介體材料的制備方法及其應用。本發明以污水廠剩余污泥基生物炭為載體，將蒽醌化合物以化學鍵結合的方式連接到其表面上，負載后的蒽醌化合物不易從生物炭表面脫落，穩定性高，可循環利用。將該負載后的材料應用在厭氧生物反應器中可以催化污染物的厭氧生物轉化，提高處理效率。本發明所提出的制備方法工藝簡單，適應性強，可規模化生產，可以實現剩余污泥的資源化利用，對印染廢水具有高效處理效率。

技術領域

本發明屬于污水處理及污水處理材料領域，具體涉及一種新型醌介體材料的制備方法及其應用。

背景技術

隨著經濟的發展，印染工業在世界經濟和日常生活中都占有非常重要的地位。但與此同時，它產生了大量有顏色的印染廢水，而印染廢水的排放對水環境造成了巨大的威脅。偶氮染料是染料的一種，由于分子中含有偶氮基-N＝N-發色基團，稱之為偶氮染料，其色譜寬、品種齊、產量大、用途廣而位居各類染料之首，若含活性偶氮染料的廢水得以有效處理則意味著絕大多數染料廢水處理的問題將迎刃而解。

生物法是目前應用最為廣泛的處理印染廢水的方法，尤其厭氧+好氧相結合的工藝是處理這類廢水的最有效的方法，染料分子較低的氧化還原電位、復雜的結構和空間阻礙使得還原斷鍵反應成為偶氮染料整個礦化過程的限速步驟。因此，還原供體從最初電子供體(共代謝物)到最終電子受體的傳遞偶氮染料通常是偶氮染料厭氧還原的控制步驟。

某些含有醌基的化合物能夠有效的加速偶氮染料的生物還原轉化過程。而含醌基的氧化還原介體由于其水溶性強，直接加入到反應體系內易隨水排除，帶來二次污染以及成本高的缺點。

發明內容

針對以上現狀，本發明提供一種新型醌介體材料的制備方法及其應用，目的是將溶解性的醌介體負載于非溶解性載體材料中，制備出一種新的醌介體材料，非溶解性的載體材料為剩余污泥制備的生物炭，此方法可以將剩余污泥的資源化利用提供一種新的途徑，并將其用于含偶氮染料廢水的處理技術中，提高偶氮染料厭氧生物處理效果，既能避免醌介體流失又可以反復利用。

為實現上述技術目的，本發明提供如下技術方案：

一種醌介體材料的制備方法，所述制備方法包括以下步驟：

將經過預處理的污泥基生物炭浸漬在含有氯化鋅的鹽酸溶液中進行改性，靜置反應后取出，清洗至中性，烘干，得到改性污泥基生物炭；

將改性污泥基生物炭加入到蒽醌化合物溶液中進行反應，清洗改性污泥基生物炭表面后烘干，得到醌介體材料。

進一步地，所述污泥基生物炭是將經重力濃縮后的剩余污泥烘干后，隔絕空氣條件下高溫熱解，冷卻，研磨，過篩。

進一步地，所述剩余污泥是在4℃條件下重力濃縮，在40-60℃條件下烘干。

進一步地，所述高溫熱解條件為：將污泥基生物炭放入管式爐中，在二氧化碳、氮氣氣體氛圍下，在溫度為350-950℃條件下熱解60-180min。

進一步地，將冷卻后的污泥基生物炭研磨至過1-2mm篩。

進一步地，所述預處理為使用去離子水將污泥基生物炭表面清洗至中性后烘干。

進一步地，所述鹽酸溶液中氯化鋅的含量為250g/L，所述鹽酸的質量分數為37％。

進一步地，所述改性條件為：溫度25-35℃，時間36-48h。

進一步地，所述蒽醌化合物為蒽醌2磺酸鈉(AQS)，其溶液濃度為1000mg/L。所述蒽醌化合物還可以為含有磺酸根基團的苯醌、蒽醌和萘醌化合物。

反應在搖床中進行，溫度25-35℃，轉速80-120rpm，時間48h。烘干溫度為40-60℃。

本發明還公開一種利用上述制備方法得到的醌介體材料在染料廢水處理技術中的應用。