一种利用绿色生物炭高效催化降解环境中可溶性有机物NOM的方法技术

一种利用绿色生物炭高效催化降解环境中可溶性有机物NOM的方法。本发明专利技术涉及环境功能性材料领域，特别是涉及一种利用绿色生物炭高效催化降解环境中可溶性有机物NOM的方法。本发明专利技术是要解决现有技术存在处理成本高、存在二次污染、处理效率低、去除不彻底等问题。方法：先对生物质废弃物(小麦秸秆)进行预处理，并将其进行热解处理，通过FeCl3、ZnCl2溶液与生物炭混合培养，使生物炭表面与Fe

A method for efficient catalytic degradation of soluble organic matter NOM in the environment using green biochar

A method for efficient catalytic degradation of soluble organic matter (NOM) in the environment using green biochar is described. The invention relates to the field of environmental functional materials, in particular to a method for efficient catalytic degradation of soluble organic matter NOM in the environment using green biochar. The invention aims to solve the problems of high treatment cost, secondary pollution, low treatment efficiency and incomplete removal of the existing technology. METHODS: The biomass waste (wheat straw) was pretreated and pyrolyzed. The biochar surface was mixed with Fe by FeCl3, ZnCl2 solution and biochar culture.

【技术实现步骤摘要】
一种利用绿色生物炭高效催化降解环境中可溶性有机物NOM的方法
本专利技术涉及环境功能性材料领域，特别是涉及一种利用绿色生物炭高效催化降解环境中可溶性有机物NOM的方法。
技术介绍
自然有机物NOM由于含有羧基、羟基、羰基和甲氧基等活性功能团，能作为重金属在环境中的迁移载体或配位体，通过与重金属之间的离子交换吸附、络合、螯合等一系列反应抑制或促进重金属在环境中的吸附，影响重金属的沉淀、迁移转化和生物有效性，进一步影响生态环境安全和人类健康。NOM由于自身的复杂组成及特性，积极参与生物地球化学和环境作用，它影响着环境的酸碱特性、营养物质的有效性、污染物的环境行为特性(迁移转归、毒性等)，会对重金属在环境中的吸附、迁移等一系列环境行为产生影响，影响着环境中重金属的环境行为，已经成为土壤科学、生态科学和环境科学交叉领域的研究热点。NOM与重金属主要发生吸附和絮凝作用、表面络合作用以及螯合作用。重金属本身在土壤中有一定的吸附迁移作用，使其进入深层土壤进而污染地下水等环境，NOM会对环境中重金属的环境行为有一定得影响。另外，NOM一般通过其配位基团(如酚羟基、羧基、氨基等活性功能基团)与有机污染物结合，从而影响有机污染物的迁移能力和生态毒性。NOM增加土壤固有重金属移动性的研究已有报道。NOM与污染物的相互作用能力与NOM的性质密切相关，掌握NOM的化学性质对于预测污染物在NOM作用下的变化非常关键。除此之外，NOM可造成水体富营养化，增加水厂处理难度等问题。因此使用生物炭材料吸附催化，从而降解NOM有着重要意义。NOM由于在自然界中大量存在，现有去除方法存在NOM去除不彻底、效率低下等问题。
技术实现思路
本专利技术是要解决现有技术存在处理成本高、存在二次污染、处理效率低、去除不彻底等问题，而提供一种利用绿色生物炭高效催化降解环境中可溶性有机物NOM的方法。本专利技术一种利用绿色生物炭高效催化降解环境中可溶性有机物NOM的方法具体是按以下步骤进行：一、将生物质废弃物进行粉碎处理，并过180～220目筛后采用超纯水冲洗2～3次，在温度为30～50℃的条件下烘干，得到生物质废弃物粉末；二、将生物质废弃物粉末采用超纯水冲洗2～3次后放入FeCl3溶液中混合后，得到混合液，然后向混合液中加入ZnCl2，在温度为40～80℃的水浴条件下搅拌1.5～2.5d，得到悬浮液；所述FeCl3溶液的浓度为1～5mol/L；所述生物质废弃物粉末的质量与FeCl3溶液的体积比为1g:(30～60)mL；所述ZnCl2的质量与FeCl3溶液的体积比为(0.06～0.3)g:1mL；三、将悬浮液在40～80℃下烘干4～6d，将固体放置在刚玉舟上并转移到管式炉中，以300mL/min的通气量向管式炉中通入N2，时间为10～15min；然后在氮气流量为100～200mL/min的条件下进行加热，在升温速率为5～20℃/min的条件下将管式炉中的温度由室温升至900℃后，在温度为900℃的条件下保温1～2h，自然冷却至室温，将固体转移到浓度为2～3mol/L的HCl水溶液中清洗，然后采用超纯水冲洗冲洗3～5次后，烘干，通过100目筛网，得到生物炭；四、将生物炭与过硫酸钠混合后去除自然有机物NOM；所述生物炭的加入量为0.05～0.2g/L；所述过硫酸钠的加入量为0.5～2mmol/L。本专利技术的有益效果：本专利技术方法简单，原料来源广泛，成本低，耗能少。无需复杂的专用仪器及设备。.对环境不会造成二次污染的风险。在环境重金属去除方面具有广大的应用前景，对于10ppm浓度的NOM去除率达到65～96％。附图说明图1为.不同生物炭与PDS含量下对NOM去除效果随时间的影响曲线；其中1为生物炭浓度：0g/L、PDS浓度：1mmol/L；2为生物炭浓度：0.1g/L、PDS浓度：0mmol/L；3为生物炭浓度：0.05g/L、PDS浓度：0.5mmol/L；4为生物炭浓度：0.1g/L、PDS浓度：2mmol/L；5为生物炭浓度：0.1g/L、PDS浓度：1mmol/L；6为生物炭浓度：0.2g/L、PDS浓度：0.5mmol/L；7为生物炭浓度：0.1g/L、PDS浓度：2mmol/L。具体实施方式具体实施方式一：本实施方式一种利用绿色生物炭高效催化降解环境中可溶性有机物NOM的方法具体是按以下步骤进行：一、将生物质废弃物进行粉碎处理，并过180～220目筛后采用超纯水冲洗2～3次，在温度为30～50℃的条件下烘干，得到生物质废弃物粉末；二、将生物质废弃物粉末采用超纯水冲洗2～3次后放入FeCl3溶液中混合后，得到混合液，然后向混合液中加入ZnCl2，在温度为40～80℃的水浴条件下搅拌1.5～2.5d，得到悬浮液；所述FeCl3溶液的浓度为1～5mol/L；所述生物质废弃物粉末的质量与FeCl3溶液的体积比为1g:(30～60)mL；所述ZnCl2的质量与FeCl3溶液的体积比为(0.06～0.3)g:1mL；三、将悬浮液在40～80℃下烘干4～6d，将固体放置在刚玉舟上并转移到管式炉中，以300mL/min的通气量向管式炉中通入N2，时间为10～15min；然后在氮气流量为100～200mL/min的条件下进行加热，在升温速率为5～20℃/min的条件下将管式炉中的温度由室温升至900℃后，在温度为900℃的条件下保温1～2h，自然冷却至室温，将固体转移到浓度为2～3mol/L的HCl水溶液中清洗，然后采用超纯水冲洗冲洗3～5次后，烘干，通过100目筛网，得到生物炭；四、将生物炭与过硫酸钠混合后去除自然有机物NOM；所述生物炭的加入量为0.05～0.2g/L；所述过硫酸钠的加入量为0.5～2mmol/L。本实施方式步骤一中粉碎并且过筛处理后，会增加生物炭的比表面积、分散性以及热传导速率，从而在管式炉中热解时有更好的受热情况，提高后续热解材料过程的均匀性。本实施方式步骤二中适量FeCl3、ZnCl2溶液与生物质混合培养，目的是使生物炭表面与Fe3+、Zn2+充分接触，并且在其表面分布均匀，提高后续制备的纳米粒子在生物炭表面的分散性。本实施方式步骤三中升温速率5～20℃/min为了使材料有充分的时间碳化，热解过程中通入氮从而制造无氧环境，从而降低生物质中炭元素的损失。本实施方式制备的绿色材料用于去除环境中自然有机物NOM，该方法先对生物质废弃物(小麦秸秆)进行预处理，并将其进行热解处理，通过FeCl3、ZnCl2溶液与生物炭混合培养，使生物炭表面与Fe3+、Zn2+充分接触，并且在其表面分布均匀，提高后续制备的纳米粒子在生物炭表面的分散性；使铁与锌在生物炭表面结合，经过酸溶液处理后，洗去铁锌元素，有利于提高生物炭的催化降解效果。利用纳米粒子的分散程度提高了生物炭的多孔性，从而提高了其反应活性；绿色复合材料对于在过硫酸钠作用下对自然有机物NOM有较高的去除能力。具体实施方式二：本实施方式与具体实施方式一不同的是：步骤一中所述生物质废弃物为小麦秸秆。其它与具体实施方式一相同。具体实施方式三：本实施方式与具体实施方式一或二不同的是：步骤二中所述生物质废弃物粉末的质量与FeCl3溶液的体积比为1g:40mL。其它与具体实施方式一或二相同。具体实施方式四：本实施方式与具本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种利用绿色生物炭高效催化降解环境中可溶性有机物NOM的方法，其特征在于利用绿色生物炭高效催化降解环境中可溶性有机物NOM的方法具体是按以下步骤进行：一、将生物质废弃物进行粉碎处理，并过180～220目筛后采用超纯水冲洗2～3次，在温度为30～50℃的条件下烘干，得到生物质废弃物粉末；二、将生物质废弃物粉末采用超纯水冲洗2～3次后放入FeCl3溶液中混合后，得到混合液，然后向混合液中加入ZnCl2，在温度为40～80℃的水浴条件下搅拌1.5～2.5d，得到悬浮液；所述FeCl3溶液的浓度为1～5mol/L；所述生物质废弃物粉末的质量与FeCl3溶液的体积比为1g:(30～60)mL；所述ZnCl2的质量与FeCl3溶液的体积比为(0.06～0.3)g:1mL；三、将悬浮液在40～80℃下烘干4～6d，将固体放置在刚玉舟上并转移到管式炉中，以300mL/min的通气量向管式炉中通入N2，时间为10～15min；然后在氮气流量为100～200mL/min的条件下进行加热，在升温速率为5～20℃/min的条件下将管式炉中的温度由室温升至900℃后，在温度为900℃的条件下保温1～2h，自然冷却至室温，将固体转移到浓度为2～3mol/L的HCl水溶液中清洗，然后采用超纯水冲洗冲洗3～5次后，烘干，通过100目筛网，得到生物炭；四、将生物炭与过硫酸钠混合后去除自然有机物NOM；所述生物炭的加入量为0.05～0.2g/L；所述过硫酸钠的加入量为0.5～2mmol/L。...

【技术特征摘要】
1.一种利用绿色生物炭高效催化降解环境中可溶性有机物NOM的方法，其特征在于利用绿色生物炭高效催化降解环境中可溶性有机物NOM的方法具体是按以下步骤进行：一、将生物质废弃物进行粉碎处理，并过180～220目筛后采用超纯水冲洗2～3次，在温度为30～50℃的条件下烘干，得到生物质废弃物粉末；二、将生物质废弃物粉末采用超纯水冲洗2～3次后放入FeCl3溶液中混合后，得到混合液，然后向混合液中加入ZnCl2，在温度为40～80℃的水浴条件下搅拌1.5～2.5d，得到悬浮液；所述FeCl3溶液的浓度为1～5mol/L；所述生物质废弃物粉末的质量与FeCl3溶液的体积比为1g:(30～60)mL；所述ZnCl2的质量与FeCl3溶液的体积比为(0.06～0.3)g:1mL；三、将悬浮液在40～80℃下烘干4～6d，将固体放置在刚玉舟上并转移到管式炉中，以300mL/min的通气量向管式炉中通入N2，时间为10～15min；然后在氮气流量为100～200mL/min的条件下进行加热，在升温速率为5～20℃/min的条件下将管式炉中的温度由室温升至900℃后，在...

【专利技术属性】
技术研发人员：马放，徐炳乾，张青云，朱世殊，
申请(专利权)人：哈尔滨工业大学，
类型：发明
国别省市：黑龙江,23