[發明專利]一種鐵錳雙金屬改性污泥炭及其制備方法和應用

有效

• 申請號: 202210043701.8
• 申請日: 2022-01-14
• 公開（公告）號: CN114522665B
• 公開（公告）日: 2023-06-09
• 發明（設計）人: 楊列;楊上丁;石月;何瀏洋;申時太;吳麗娟
• 申請（專利權）人: 武漢理工大學
• 主分類號: B01J20/20
• 分類號: B01J20/20;B01J20/30;B01J23/889;C02F1/28;C02F1/72;C02F101/30
• 代理公司: 武漢智嘉聯合知識產權代理事務所(普通合伙) 42231
• 代理人: 姜婷

本發明公開了一種鐵錳雙金屬改性污泥炭及其制備方法和應用，該制備方法步驟包括將烘干的污泥進行一次熱解，過篩后得到污泥生物炭；按(5～4):1的質量比稱取FeClsubgt;3/subgt;·6Hsubgt;2/subgt;O和KMnOsubgt;4/subgt;，溶于鹽酸中，得到混合液A；將污泥生物炭與氨水迅速加入混合液A中，混合均勻后獲得混合液B；調節混合液B的pH值至9.5～9.8，同時水浴加熱直至溶液完全蒸發，經清洗烘干后得到前體；將前體進行二次熱解，過篩后得到鐵錳雙金屬改性污泥炭。本發明通過鐵錳雙金屬修飾污泥生物炭，顯著提高了生物炭的催化活性，在與高碘酸鈉復配應用過程中，顯著提升了該體系降解水體中有機污染物的能力，特別針對污染物質噻蟲啉具有優異的降解效果。

技術領域

本發明涉及環境工程水處理技術領域，特別是一種鐵錳雙金屬改性污泥炭及其制備方法和應用。

背景技術

目前新煙堿類農藥是一類神經活性農藥，其主要殺蟲機制是作用于昆蟲神經系統突觸后膜的煙堿乙酰膽堿受體(簡稱nAChRs)及其周圍的神經，使昆蟲保持興奮、麻痹而死亡。新煙堿殺蟲劑作為一類高效、高選擇性且有良好的環境相容性的一類新型殺蟲劑，這些特性使得新煙堿類殺蟲劑在過去的二十年里成為世界范圍內倍受青睞的農藥。隨著使用范圍的擴大，使用量的增加，一些問題凸顯了出來。新煙堿類農藥具有廣譜性和高效性的特征，已成為世界上市場份額最高的一類殺蟲劑。其中，噻蟲啉是使用最廣泛的新煙堿類殺蟲劑之一，其較強的毒性和持久性對人類健康和生態環境構成潛在威脅，引起了研究者的廣泛關注，研究其高效去除對維持生態安全和保護人體健康具有重要的意義。目前水體中噻蟲啉的去除主要有吸附技術、膜分離技術和生物處理技術等，并取得一定的成效，然而以上方法都存在不足之處，或去除效果不佳、或操作不便，或對噻蟲啉適應性不強等。因此尋找一種高效的去除此類污染物的方法是必要的。

近年來，基于氧化劑為高碘酸鹽的新型高級氧化技術因其高效穩定、操作簡便等特點逐漸引起了學者們的關注和研究。在此過程中，高碘酸鹽所體現出的強氧化能力被科研人員所發掘，并且將其應用于降解水體中有機污染物。生物炭具有多孔結構和大比表面積為其高效的吸附性能奠定了基礎，生物炭的芳香碳結構和其表面基團使其對不同極性的有機污染物具有廣譜的吸附能力。但是生物炭吸附法雖能將水體中污染物吸附在生物炭載體上，但從根本上沒有改變污染物的毒性，一旦對這些吸附生物炭處置不當，容易造成環境的二次污染，因此，亟需研發一種吸附去除同時能夠降解有機污染物的吸附材料。

發明內容

本發明的目的在于，提供一種鐵錳雙金屬改性污泥炭及其制備方法和應用，用于解決現有技術中水體中噻蟲啉的去除效果不理想的問題。

為解決上述技術問題，本發明所提供的第一解決方案為：提供一種鐵錳雙金屬改性污泥炭的制備方法，包括如下步驟：將烘干的污泥進行一次熱解，過篩后得到污泥生物炭；按(4～6):1的質量比稱取FeCl₃·6H₂O和KMnO₄，溶于鹽酸溶液中，得到混合液A；將污泥生物炭與氨水迅速加入混合液A中，混合均勻后獲得混合液B；調節混合液B的pH值至9.5～10.0，同時水浴加熱直至溶液完全蒸發，經清洗烘干后得到前體；將前體進行二次熱解，過篩后得到鐵錳雙金屬改性污泥炭。

優選的，一次熱解的具體步驟包括：將烘干的污泥置于通入氮氣的管式爐中熱解2～3h，熱解溫度為600℃，氮氣流速為0.5L/min，升溫速率為10℃/min。

優選的，一次熱解所得產物磨碎過100目篩網，密封避光儲存干燥器中備用。

優選的，混合液A中污泥生物炭、FeCl₃·6H₂O和KMnO₄的質量比為5:(8～12):2；鹽酸溶液的pH為1.5。

優選的，氨水的質量分數為25％。

優選的，水浴蒸發的步驟包括：在90℃的水浴條件下，用磁力攪拌器進行攪拌加熱。