一种用于高级氧化的生物质基催化剂及其制备方法与应用技术

本发明专利技术公开了一种用于高级氧化的生物质基催化剂及其制备方法与应用，将绿茶茶渣粉碎后，放入去离子水中水浴加热，过滤后分别收集，得到固体残渣和绿茶提取液；固体残渣冷冻干燥后，过筛，然后在惰性气体保护条件下热解，得到绿茶茶渣生物炭；绿茶茶渣生物炭与铁盐溶液充分混匀形成混合液；向混合液中通入惰性气体去除空气，然后加入无水乙醇并搅拌均匀，随后向混匀的混合液中加入绿茶提取液，充分搅拌得到黑色混合液，经抽滤，所得黑色固体样品用去离子水及无水乙醇交替洗涤，最后干燥即得。与传统化学液相法制备的零价铁负载生物炭相比，绿茶提取液还原剂廉价易得且安全无污染，纳米零价铁分散性更好，增大了有效反应位点。增大了有效反应位点。增大了有效反应位点。

【技术实现步骤摘要】
一种用于高级氧化的生物质基催化剂及其制备方法与应用


[0001]本专利技术属于水污染处理
，涉及高级氧化技术，具体地是一种用于高级氧化的生物质基催化剂及其制备方法与应用。

技术介绍

[0002]对
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硝基苯酚具有高毒性、致癌性和生物蓄积性，通常从染料、增塑剂、农药和制药等行业释放到环境中。对
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硝基苯酚存在范围广、毒性大且降解速度慢的特点导致严重的环境问题，因此寻求一种高效环保方法解决这一问题具有一定现实意义。
[0003]目前处理对
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硝基苯酚废水的方法主要有生化法、吸附法、液膜法和化学氧化法。生化法占地面积大、降解速率慢，吸附法和液膜法会产生二次污染，而高效清洁的化学氧化法的研究主要集中在光化学氧化及其联用技术，还有较少的超声波强化臭氧氧化技术处理对
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硝基苯酚废水的报道，但研究深度不够，不足以运用于工业处理。

技术实现思路

[0004]专利技术目的：本专利技术所要解决的技术问题是针对现有高级氧化技术降解水体有机污染物的方法和催化剂制备技术不足，提供一种利用生物质基作为催化剂催化活化过硫酸盐降解水体对
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硝基苯酚类有机污染物的方法。
[0005]为了实现上述目的，本专利技术采取的技术方案如下：
[0006]一种用于高级氧化的生物质基催化剂的制备方法，包括如下步骤：
[0007](1)将绿茶茶渣粉碎后，放入去离子水中水浴加热，过滤后分别收集，得到固体残渣和绿茶提取液；/>[0008](2)将步骤(1)得到的固体残渣冷冻干燥后，过筛，然后在惰性气体保护条件下热解，得到绿茶茶渣生物炭；
[0009](3)将步骤(2)得到的绿茶茶渣生物炭与铁盐溶液充分混匀形成混合液；
[0010](4)向步骤(3)得到的混合液中通入惰性气体去除空气，然后加入无水乙醇并搅拌均匀，随后向混匀的混合液中加入步骤(1)得到的绿茶提取液，充分搅拌得到黑色混合液；
[0011](5)将步骤(4)得到的黑色混合液进行抽滤，所得黑色固体样品用去离子水及无水乙醇交替洗涤，最后干燥即得。
[0012]具体地，步骤(1)中，水浴加热的温度控制在80～100℃，加热时间为1～2h。
[0013]步骤(2)中，热解以4～6℃/min升温至500～700℃，保温30～600min，热解所得产物随后经去离子水和无水乙醇交替洗涤，得到绿茶茶渣生物炭。
[0014]步骤(3)中，铁盐溶液与绿茶茶渣生物炭之间的质量比为0.4～1；其中，所述铁盐溶液为摩尔浓度为0.14～0.7moL/L的七水合硫酸亚铁溶液。
[0015]步骤(4)中，无水乙醇、混合液、绿茶提取液之间的体积比为1:1～2:1。
[0016]进一步地，本专利技术还要求保护上述制备方法制备得到的用于高级氧化的生物质基催化剂。
[0017]更进一步地，本专利技术还要求保护上述生物质基催化剂在降解水体中有机污染物的应用。
[0018]优选地，所述的有机污染物为对
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硝基苯酚。
[0019]具体地，所述的降解方法为：在水体中加入生物质基催化剂和过硫酸盐，催化过硫酸盐高级氧化降解水体中的对
‑
硝基苯酚。
[0020]优选地，在进行降解时，所述的生物质基催化剂中，零价铁与生物炭的质量比值为0.2～1，过硫酸盐为过硫酸钾，过硫酸钾与对
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硝基苯酚摩尔比10:1～400:1。
[0021]有益效果：
[0022]本专利技术以绿茶提取液作为还原剂、绿茶残渣作为原料制备生物质基制备纳米零价铁负载生物炭；将所获得纳米零价铁负载生物炭作为催化剂应用到高级氧化催化降解水体有机污染物中，进一步作为催化剂催化过硫酸盐，使其作为高级氧化系统降解对
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硝基苯酚类有机物污染，实现对环境的净化；具体为：
[0023](1)本专利技术绿色法制备的纳米零价铁负载生物炭与传统化学液相法制备的零价铁负载生物炭相比，绿茶提取液还原剂廉价易得且安全无污染，纳米零价铁分散性更好，增大了有效反应位点，进而可见采用本专利技术制备的材料作为催化剂用于催化活化过硫酸盐构建的高氧化系统能力更强，形成的高级氧化体系降解有机污染物的能力更强，具有强抗氧化性和稳定性，是一类拥有巨大潜力的新型、环保和低成本的催化剂，为水体有机污染修复提供“绿色”的技术，在水处理领域具备良好的应用前景，为绿色发展提供助力。
[0024](2)本专利技术催化剂利用绿茶等廉价易得的原材料，通过负载成本较低的铁快速的制备了纳米零价铁负载生物炭，茶多酚改善了纳米零价铁在生物炭上的分散性，防止团聚，以此作为催化剂使其活化过硫酸盐形成的高级氧化系统更具抗氧化性，使材料长期具有有效反应活性。制备方法简易，适合工业化生产，且制备过程不产生污染，为纳米零价铁负载生物炭的制备和高级氧化降解水体有机污染物提供了新的思路。
附图说明
[0025]下面结合附图和具体实施方式对本专利技术做更进一步的具体说明，本专利技术的上述和/或其他方面的优点将会变得更加清楚。
[0026]图1分别为本专利技术实施例提供的原始生物炭(a)、本专利技术制备的零价铁负载生物炭(b)、传统化学液相法制备的零价铁负载生物炭(c)的电镜扫描图。
[0027]图2分别为本专利技术实施例和对比例两种方法制备的不同量零价铁负载生物炭催化过硫酸钾对降解对
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硝基苯酚影响的比较图。
[0028]图3为本专利技术实施例和对比例制备的零价铁负载生物炭催化剂在空气中暴露时间的影响。
[0029]图4为pH对本专利技术制备的零价铁负载生物炭催化过硫酸钾降解对
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硝基苯酚的影响程度情况。
[0030]图5为本专利技术制备的零价铁负载生物炭催化过硫酸钾对真实水体的降解情况。
[0031]图6为本专利技术制备的零价铁负载生物炭重复使用后的催化效能。
[0032]图7为本专利技术制备的零价铁负载生物炭催化过硫酸钾的高级氧化体系在不同pH环境下总Fe浸出量情况。
具体实施方式
[0033]根据下述实施例，可以更好地理解本专利技术。
[0034]实施例1
[0035]步骤一：取50g绿茶茶渣用粉碎机粉碎，放入200mL去离子水中，水浴80℃加热1h，过滤固体后得绿茶提取液；
[0036]步骤二：将步骤一得到的过滤固体绿茶残渣冷冻干燥后，过100目筛，将过筛材料在氮气保护条件下，在气氛炉中经4℃/min升温至500℃热解30min，再将热解后材料经去离子水及无水乙醇先后冲洗数遍，即制得绿茶茶渣生物炭(BC)(参见图1a)；
[0037]步骤三：在三颈烧瓶中将步骤二得到的BC(2g)与50mL的FeSO4·
7H2O充分混匀形成混合液；
[0038]步骤四：将步骤三中的混合液通氮气10min后倒入50mL无水乙醇并搅拌1h，随后向混匀的混合液中加入50mL绿茶提取液并搅拌混合液呈黑色本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种用于高级氧化的生物质基催化剂的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：(1)将绿茶茶渣粉碎后，放入去离子水中水浴加热，过滤后分别收集，得到固体残渣和绿茶提取液；(2)将步骤(1)得到的固体残渣冷冻干燥后，过筛，然后在惰性气体保护条件下热解，得到绿茶茶渣生物炭；(3)将步骤(2)得到的绿茶茶渣生物炭与铁盐溶液充分混匀形成混合液；(4)向步骤(3)得到的混合液中通入惰性气体去除空气，然后加入无水乙醇并搅拌均匀，随后向混匀的混合液中加入步骤(1)得到的绿茶提取液，充分搅拌得到黑色混合液；(5)将步骤(4)得到的黑色混合液进行抽滤，所得黑色固体样品用去离子水及无水乙醇交替洗涤，最后干燥即得。2.根据权利要求1所述的用于高级氧化的生物质基催化剂的制备方法，其特征在于，步骤(1)中，水浴加热的温度控制在80～100℃，加热时间为1～2h。3.根据权利要求1所述的用于高级氧化的生物质基催化剂的制备方法，其特征在于，步骤(2)中，热解以4～6℃/min升温至500～700℃，保温30～600min，热解所得产物随后经去离子水和无水乙醇交替洗涤，得到绿茶茶渣生物炭。4.根据权利要...

【专利技术属性】
技术研发人员：王博，朱迟，艾丹，
申请(专利权)人：江苏省环境科学研究院，
类型：发明
国别省市：