[發明專利]一種新型水體沉積物的催化劑制備方法、應用及建模方法

有效

• 申請號: 202210147109.2
• 申請日: 2022-02-17
• 公開（公告）號: CN114471514B
• 公開（公告）日: 2022-10-14
• 發明（設計）人: 龍琭璐;黃娜;劉立寒;羊蔚銘;龐晗;張賴敏
• 申請（專利權）人: 四川農業大學
• 主分類號: B01J21/18
• 分類號: B01J21/18;B01J37/08;C02F1/72;G16C20/10;G16C20/70;C02F101/30
• 代理公司: 北京眾合誠成知識產權代理有限公司 11246
• 代理人: 劉妮

本發明提供一種新型水體沉積物的催化劑制備方法、應用及建模方法，包括從河流采集沉積物樣品，對沉積物樣品進行處理，步驟1.自然風干2周；步驟2.挑選出樹枝、雜草的雜質，冷凍干燥48h，貼標簽、備用；步驟3.取一定量沉積物樣品于3mL坩堝放置于管式爐中，在空氣氣氛中以10℃/min升溫速率升溫至700±50℃，恒溫煅燒2h，制得活化PMS降解污染物的催化劑；步驟4.將制得的活化PMS降解污染物的催化劑與過硫酸鉀對有機物進行降解。本發明提出了通過簡單處理水體污染沉積物即可用作一種類芬頓催化劑活化過硫酸鉀降解有機物的方法，同時采用常規回歸方式，對42個沉積物樣品進行訓練，選出最佳回歸模型建模，以此通過降解率預測沉積物的總碳和有機質含量的方法。

技術領域

本發明屬于環保技術領域，尤其涉及一種新型水體沉積物的催化劑制備方法、應用及建模方法。

背景技術

近年來，由于人類活動和社會經濟的快速發展，大量的外源污染物進入河流和湖泊，并沉積于湖底中，導致許多河流和湖泊受到嚴重的污染，沉積物成為污染物的源和匯，因此開展河流和湖泊沉積物污染控制顯得尤為重要，而沉積物中含有大量的資源，隨著河道水體環境治理和疏浚工程的大規模開展，河道底泥產生量逐年增加且數量龐大，開展河道底泥資源化利用具有很重要的社會與經濟意義。

目前對于沉積物資源化利用的方式有多種。一是將疏浚的沉積物焚燒發電，將熱能轉換為電能。二是用作建筑材料，將沉積物經過熱處理作為生產原材料，生產出了符合國家各項標準的建筑材料。除此之外，還將其作為普通混凝土骨料使用以及制為渣碎石，砌塊磚，路面磚等。三是利用沉積物中大量的硅酸鹽材料制備陶粒。將其進行干燥、粉碎、篩分、造粒成型等工藝，制備出力學性能好、輕質高強的陶粒。四是利用河道疏浚沉淀物為原材料合成含有多孔結構、更多活性位點的沸石作為吸附劑去除水中的重金屬。五是利用疏浚沉積物對其改性制備催化劑研究者主要是利用沉積物中鐵等金屬元素作為催化劑反應位點，用于大氣環境中硫化物的處理。

近年來，一些難降解的新興污染物受到了研究者的廣泛關注，其中四環素類抗生素就是一種典型的新興污染物之一。抗生素的出現對于疾病的預防和治療有著不可或缺的作用，然而抗生素的不合理使用會導致其在水環境和土壤中殘留。累積在水生生態系統中的四環素類抗生素最終將會通過食物鏈進入人體，對人類健康和環境都具有潛在的危害。為了減少抗生素對人體以及環境的危害，除了減少使用量外，更需尋求一種能有效去除抗生素的方法。

目前處理抗生素的方法主要包括有常規處理法(混凝，沉淀，消毒燈)，吸附法(活性炭)，膜分離法，化學氧化法等。其中化學氧化法以其高效，低成本等特點備受關注。與普通化學氧化相比，基于^-OH和SO₄^2-的高級氧化技術是近年來發展起來的用于降解新型有機污染物的新興技術，它主要是通過催化活化過硫酸鹽來產生具有極高活性的^-OH和SO₄^2-來對有機污染物進行降解。目前，已有研究者在常規Fenton試劑法的基礎上，制備高效催化劑催化過氧化氫或過硫酸鹽的分解，提高自由基的生成量和生成速率，提高畜禽廢水中抗生素的處理效率和出水水質。

目前，研究者已經初步探索出多種沉積物資源化利用方法，如沉積物焚燒發電，雖然可以實現固體廢棄物的資源化，但是需要大量的助燃劑，對溫度控制要求高，可能導致大氣污染；二是研究人員將沉積物燒結產物用做建筑材料的制備，體現了一定的經濟價值，但是存在工藝復雜，耗能高等缺陷，對于沉積物中大量存在的有機質沒有得到有效利用。三是制備陶粒，但是沉積物中可利用的硅酸鹽成分低，并且有生產過程中對設備要求較高等缺陷，進一步限制其在工業上的應用。四是對其改性制備沸石等吸附劑，但是目前改性的工藝較為復雜，成本高，吸附效果不明顯。