一种含BPA污水的处理方法及球磨改性磁性生物炭复合材料技术

本发明专利技术公开了一种含BPA污水的处理方法、球磨改性磁性生物炭复合材料及其制备方法，其处理方法为：A）制备Fe

【技术实现步骤摘要】
一种含BPA污水的处理方法及球磨改性磁性生物炭复合材料
本专利技术属于污水处理及磁性复合材料
，具体涉及一种含BPA污水的处理方法及球磨改性磁性生物炭复合材料。
技术介绍
双酚A，也称BPA，是一种有机化合物，分子式为C15H16O2。在工业上双酚A被用来合成聚碳酸酯（PC）和环氧树脂等材料。60年代以来就被用于制造塑料（奶）瓶、幼儿用的吸口杯、食品和饮料（奶粉）罐内侧涂层。双酚A是世界上使用最广泛的工业化合物之一，主要用于生产聚碳酸酯、环氧树脂、聚砜树脂、聚苯醚树脂、不饱和聚酯树脂等多种高分子材料。也可用于生产增塑剂、阻燃剂、抗氧剂、热稳定剂、橡胶防老剂、农药、涂料等精细化工产品。在塑料制品的制造过程中，添加双酚A可以使其具有无色透明、耐用、轻巧和突出的防冲击性等特性，尤其能防止酸性蔬菜和水果从内部侵蚀金属容器，因此广泛用于罐头食品和饮料的包装、奶瓶、水瓶、牙齿填充物所用的密封胶、眼镜片以及其他数百种日用品的制造过程中。BPA无处不在，从矿泉水瓶、医疗器械到食品包装的内里，都有它的身影。每年，全世界生产2700万吨含有BPA的塑料。但BPA也能导致内分泌失调，威胁着胎儿和儿童的健康。癌症和新陈代谢紊乱导致的肥胖也被认为与此有关。双酚A对人类的健康有害，已经多方面的试验证明。现有研究表明，双酚A属低毒性化学物质。动物试验发现双酚A有模拟雌激素的效果，即使很低的剂量也能使动物产生雌性早熟、精子数下降、前列腺增长等作用。此外，有资料显示双酚A具有一定的胚胎毒性和致畸性，可明显增加动物卵巢癌、前列腺癌、白血病等癌症的发生。同时，研究显示，双酚A与小白鼠患哮喘相关联，初步人体实验显示孕妇在妊娠早期受双酚A影响可能会导致婴儿感染哮喘。BPA主要以简单的物理添加方式加入产品中，在产品的生产和使用中经挥发、淋溶、磨损等方式进入环境，已经造成水环境的严重污染。水体中的BPA可能对人体产生肝肾、神经等毒性和内分泌干扰效应，严重影响人类的监控。2017年，世界卫生组织国际癌症研究机构将其列为2A类致癌物。因此，如何有效实现水环境中BPA的高效去除已受到国内外研究的广泛关注。目前污水中BPA的去除方法，主要包括物理降解法、生物降解法、催化氧化法等。现有研究发现，多孔碳材料因其具有较大的比表面积和较高的疏水性，被认为是憎水性有机污染物的优良去除剂。多孔碳材料由于价格低廉、降解量高、易于分离等特点而被广泛应用于有机废水的处理。如，Li等利用污水污泥制成多孔生物碳降解BPA，发现降解主要是均相和化学过程，但是其降解效果受环境因子pH与溶解性有机质（DOM），变化的影响较大。Shao等采用废弃烟头制备的多孔碳微球对双酚A（BPA）具有较好的降解性能，最大降解量为865mg/g，但是其降解速度较慢、效率较低，而且也容易受环境因子pH与溶解性有机质（DOM）变化的影响。为了解决上述问题，中国专利技术专利申请号201810234261.8公开了一种利用碳基磁性金属复合材料催化激活过二硫酸盐去除水中内分泌干扰物的方法，属于污染废水化学处理领域。该专利技术的目的是要解决现有去除水中内分泌干扰物的方法成本高，去除效果差和工艺复杂等缺陷问题。方法：一、将过二硫酸盐与预处理的水混合；二、调节反应pH值；三、制备碳基磁性金属复合材料；四、投加碳基磁性多元金属材料；五、采用外磁场分离磁性材料，即完成用碳基磁性金属复合材料催化激活过二硫酸盐去除水中内分泌干扰物的方法。使用该专利技术的方法去除水中内分泌干扰物效率可达到80%～97%。但是，上述专利技术方案还存在着如下的不足：一是上述专利采用阳离子交换树脂作为制备炭基材料的原材料，成本较高；二是环境条件的局限性较大，污染物的去除效果受pH影响明显，在去除污染物的过程中其适应的pH值范围较窄、通常需要调节废水的pH值，工艺复杂；三是其在炭基材料中掺杂了多种金属阳离子，一方面会增加制备材料的难度和成本，另一方面掺杂的钴元素2017年被世界卫生组织国际癌症研究机构列为2B类致癌物，存在生态健康安全风险，而且价格昂贵；四是材料在空气氛围中长时间存放时的催化稳定性低。此外，目前，多孔碳材料的改性有酸/碱改性和化学氧化等方法，因为机械球磨方法所制得球磨改性材料表面破碎程度大，制作过程复杂，所以均不采用机械球磨改性方法。
技术实现思路
针对现有技术的上述不足，本专利技术的目的在于，提供一种新的含BPA污水的处理方法，其以球磨改性磁性生物炭复合材料Fe3O4@MBC作为含BPA污水的去除剂，具体采用球磨改性处理，该材料成本低，催化、降解效率高，降解效果稳定，在去除废水BPA的过程中受废水pH值、阴阳离子和溶解性有机质的影响小，以克服环境条件的局限性，达到提高该类污水的处理效率和效果，并降低处理成本的目的；本专利技术还提供球磨改性磁性生物炭复合材料及其制备方法，通过同步改进生物炭的表面形状、结构及机械球磨制备工艺，对材料进行改性，从而获得质量稳定、破损率小的复合物；该材料可提高对水体中BPA的去除效率，并且降低了废水pH值和金属离子、溶解性有机质（DOM）的变化对去除效果的影响；该制备方法工艺简洁，生物炭的质量稳定、破损率小，反应过程可控性高，易于产业化。为实现上述目的，本专利技术所提供的技术方案为：一种含BPA污水的处理方法，其特征在于，其包括如下步骤：A）制备作为含BPA污水去除剂的球磨改性磁性生物炭复合材料Fe3O4@MBC；B）取得含BPA污水样品，用高效液相色谱测定BPA的浓度；C）检测污水的pH值是否处于3-9的范围内，不是则将BPA污水的pH值调整为3-9；D）投加PDS、达到在污水样品中5mM的浓度，然后取不同比例用量的球磨改性磁性生物炭复合材料Fe3O4@MBC，分别加入含BPA污水样品中，测试得到并验证该材料对BPA的去除性能及最佳投料比例：E）根据测试得到的最佳投料比例，将球磨改性磁性生物炭复合材料Fe3O4@MBC加入到含BPA的污水中，由其催化PDS，二者共同完成对水体中BPA的降解、去除：附着在球磨生物炭表面的大量Fe3O4与过二硫酸盐，经过系列催化反应后生成具有高氧化活性的∙OH，SO4∙-，∙O2-和1O2活性物质，这些活性物质降解水体中的BPA，使其最终矿化为无害的CO2和H2O。F）再生重复利用：将使用过的球磨改性磁性生物炭复合材料Fe3O4@MBC离心分离、回收，用超纯水和乙醇反复洗涤，之后在50ºC真空干燥箱中真空干燥12h，恢复其对BPA的去除能力；将干燥好的材料收集，重复步骤B）-E），进行下一轮循环降解、去除水体中的BPA；G）重复步骤F)，完成多次降解-再生-降解的循环，去除水体中的BPA。所述的步骤C），还包括如下步骤：C-1）向污水样品溶液中加入0.1-0.5M的酸或含有金属阳离子的碱性化合物，将污水样品的pH调整为3-9，协同Fe3O4@MBC材料，催化PDS，去除水体中的BPA。一种用于所述含BPA污水的处理方法的球磨改性磁性生物炭复合材料，其本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种含BPA污水的处理方法，其特征在于，其包括如下步骤：/nA）制备作为含BPA污水去除剂的球磨改性磁性生物炭复合材料Fe

【技术特征摘要】
1.一种含BPA污水的处理方法，其特征在于，其包括如下步骤：
A）制备作为含BPA污水去除剂的球磨改性磁性生物炭复合材料Fe3O4@MBC；
B）取得含BPA污水样品，用高效液相色谱测定BPA的浓度；
C）检测污水的pH值是否处于3-9的范围内，不是则将BPA污水的pH值调整为3-9；
D）投加PDS、达到在污水样品中5mM的浓度，然后取不同比例用量的球磨改性磁性生物炭复合材料Fe3O4@MBC，分别加入含BPA污水样品中，测试得到并验证该材料对BPA的去除性能及最佳投料比例：
E）根据测试得到的最佳投料比例，将球磨改性磁性生物炭复合材料Fe3O4@MBC加入到含BPA的污水中，由其催化PDS，二者共同完成对水体中BPA的降解、去除：附着在球磨生物炭表面的大量Fe3O4与过二硫酸盐，经过系列催化反应后生成具有高氧化活性的∙OH，SO4∙-，∙O2-和1O2活性物质，这些活性物质降解水体中的BPA，使其最终矿化为无害的CO2和H2O。


2.根据权利要求1所述的含BPA污水的处理方法，其特征在于，还包括如下步骤：
F）再生重复利用：将使用过的球磨改性磁性生物炭复合材料Fe3O4@MBC离心分离、回收，用超纯水和乙醇反复洗涤，之后在50ºC真空干燥箱中真空干燥12h，恢复其对BPA的去除能力；将干燥好的材料收集，重复步骤B）-E），进行下一轮循环降解、去除水体中的BPA；
G）重复步骤F)，完成多次降解-再生-降解的循环，去除水体中的BPA。


3.根据权利要求1所述的含BPA污水的处理方法，所述的步骤C），还包括如下步骤：
C-1）向污水样品溶液中加入0.1-0.5M的酸或含有金属阳离子的碱性化合物，将污水样品的pH调整为3-9，协同Fe3O4@MBC材料，催化PDS，去除水体中的BPA。


4.一种用于权利要求1~3之一所述含BPA污水的处理方法的球磨改性磁性生物炭复合材料，其特征在于，其是通过在球磨生物炭的表面上负载Fe3O4片层而得到的鳞片状黑色固体粉末复合材料Fe3O4@MBC，其中的Fe3O4具有反式尖晶石结构，各片层的晶格间距为0.2~0.3nm；在球磨生物炭的表面上负载的铁氧化物，以二价铁与三价铁的形式同时存在；其中球磨生物炭为无定形碳和石墨态碳结构；所述Fe3O4@MBC表面存在C-O、C=O、O-C=O含氧官能团，该含氧官能团一方面作为电子供受体直接降解有机污染物，另一方面作为电子穿梭体，介导有机污染物BPA的降解。


5.根据权利要求4所述的球磨改性磁性生物炭复合材料，其特征在于，按照质量百分比，所述的Fe3O4@MBC表面碳含量为40~45%，氧含量为30~40%，铁含量为15~30%。


6.根据权利要求4所述的球磨改性磁性生物炭复合材料，其特征在于，所述的球磨改性磁性生物炭复合材料Fe3O4@MBC具有强顺磁性，在液相中可被外加磁铁顺...

【专利技术属性】
技术研发人员：于云江，常兆峰，郭浩博，李良忠，向明灯，
申请(专利权)人：生态环境部华南环境科学研究所，
类型：发明
国别省市：广东;44