[發明專利]一種活性炭基單原子鐵催化劑對污染土壤氧化修復的方法

在審

• 申請號: 202111479426.6
• 申請日: 2021-12-06
• 公開（公告）號: CN114308036A
• 公開（公告）日: 2022-04-12
• 發明（設計）人: 李楊;李文濤;鐘潤生;肖峰;黃圳鵬;彭根;馮婷婷
• 申請（專利權）人: 深圳信息職業技術學院
• 主分類號: B01J23/745
• 分類號: B01J23/745;B01J37/08;C09K17/02;C09K17/04;B09C1/08
• 代理公司: 北京盛凡佳華專利代理事務所(普通合伙) 11947
• 代理人: 陳文麗

發明公開了一種活性炭基單原子鐵催化劑對污染土壤氧化修復的方法。活性炭基單原子鐵催化劑的制備方法包括：(1)將醋酸鐵與1,10?菲羅啉溶解在乙醇溶液中均勻混合，然后加入活性炭粉末加熱攪拌，待加熱攪拌過程中乙醇蒸干，得到干燥樣品；(2)將上述干燥樣品進行高溫煅燒，然后進行酸洗烘干，得到活性炭基單原子鐵材料。與現有技術相比，本發明制備出一種活性炭基單原子鐵催化劑，基于該催化劑構建活性炭基單原子鐵材料/過硫酸鹽溶液對土壤多環芳烴催化氧化的新體系，實現多環芳烴污染場地的高效氧化修復，能夠避免和克服現有高級氧化體系的一些局限性。

技術領域

發明涉及土壤污染修復技術領域，具體是一種活性炭基單原子鐵催化劑對污染土壤氧化修復的方法，尤其涉及一種活性炭基單原子鐵催化劑協同過硫酸鹽氧化工業場地多環芳烴污染土壤的氧化修復方法。

背景技術

有機污染場地環境問題已成為我國土地再開發過程的障礙，嚴重制約區域經濟發展，影響周邊居民健康，是現階段我國城市必須面對的重大社會、經濟和生態環境問題。過硫酸鹽氧化技術因過硫酸鹽具有的高穩定性、高水溶性、無異味特點越來越成為國內有機污染場地修復的熱門選項。在傳統的過硫酸鹽氧化技術中，Fe²⁺是最常用的活化過硫酸鹽物質，但受限于多環芳烴在土壤中的分布形式和自由基的氧化機理，Fe²⁺活化仍不可避免的存在氧化劑消耗大、拖尾等問題。而催化劑的引入能有效改善過硫酸鹽氧化土壤多環芳烴不足問題，但現有的金屬氧化物、金屬單質等催化劑存在能力不足的問題。近年來，大量研究關注比自由基氧化對氧化劑利用率高出一倍的非自由基氧化，而金屬基碳材料催化劑活化過硫酸鹽體系可以產生非自由基氧化，但尚鮮見將活化過硫酸鹽非自由基氧化體系應用于有機污染土壤修復的研究。因此，針對現有非自由基氧化存在的一些不利因素，有待于探求高效的新型活化過硫酸鹽氧化體系。

發明內容

發明要解決的技術問題就是克服以上的技術缺陷，提供一種新型、綠色、高效的活性炭基單原子鐵催化劑對污染土壤氧化修復的方法。

為了解決上述問題，發明的技術方案為：一種活性炭基單原子鐵催化劑的制備方法，該方法包括以下步驟：

(1)將醋酸鐵與1,10-菲羅啉溶解在乙醇溶液中均勻混合，然后加入活性炭粉末加熱攪拌，待加熱攪拌過程中乙醇蒸干，得到干燥樣品；

(2)將上述干燥樣品進行高溫煅燒，然后進行酸洗烘干，得到活性炭基單原子鐵材料。

進一步，所述的醋酸鐵、1,10-菲羅啉和活性炭三者的添加量的質量比為1：(3～4)：(25～50)。

進一步，所述的加熱攪拌過程中，加熱溫度60～80℃，攪拌時間為4～12h。

進一步，所述的高溫煅燒過程中，通入氮氣進行保護，所述的氮氣的通入流量為30～60mL/min。

進一步，所述的高溫煅燒過程中：先以5～15℃/min的升溫速率升溫至500～800℃下煅燒1.5～2.5h。

發明與現有的技術相比的優點在于：(1)本發明針對化學氧化法修復土壤多環芳烴存在氧化效率低、氧化劑消耗大等問題，制備出一種活性炭基單原子鐵催化劑，并基于該催化劑構建活性炭基單原子鐵催化劑/過硫酸鹽土壤多環芳烴催化氧化新體系，即先制備活性炭基單原子鐵催化劑，然后將活性炭基單原子鐵催化劑和過硫酸鹽先后加入多環芳烴污染土壤中進行催化氧化反應，實現多環芳烴污染場地的高效氧化修復，也能夠避免和克服現有高級氧化體系的一些局限性。

(2)采用活性炭基單原子鐵材料為催化劑，單原子鐵和活性炭的耦合易催化激發過硫酸鹽產生羥基自由基和硫酸根自由基等強氧化劑，同時也可以產生單線態氧活性物種，使反應；以生物炭為載體，使催化劑具備優良的電子儲存和轉移能力，從而達到協同催化過硫酸鹽氧化降解土壤多環芳烴的目的。

附圖說明

圖1為實施例1中制備得到的活性炭基單原子鐵催化劑的SEM圖。