造纸污泥生物炭及其应用与降解有机物的方法技术

本发明专利技术涉及一种造纸污泥生物炭及其应用与降解有机物的方法，本发明专利技术所得造纸污泥生物炭是在600

【技术实现步骤摘要】
造纸污泥生物炭及其应用与降解有机物的方法


[0001]本专利技术涉及造纸污泥生物炭及其应用与降解有机物的方法。

技术介绍

[0002]造纸污泥是制浆及造纸企业的主要固废，含有丰富的纤维素、半纤维素和木质素等有机组分。此外造纸填料CaCO3、SiO2及造纸废水处理中加入的含铁絮凝剂，如聚合硫酸铁、聚合硫酸铁铝等也会富集在污泥中，构成了造纸污泥矿物组分的主要来源。长期以来，大部分造纸污泥仍然通过焚烧和填埋进行处理，但由此产生的环境问题，如占用土地、污染地下水、产生有毒有害化合物及温室气体等使其逐渐被限制使用。随着世界各国造纸污泥排量的逐年增加，造纸污泥的资源化处置已成为世界关注的热点问题。目前，热解作为新兴的污泥处理技术因其能源利用率高、污泥减量化程度高、重金属可实现稳定固化、二次污染小等优势而备受关注。
[0003]随着工业技术的迅速发展，各类新兴有机物的合成和应用也呈增长趋势，但与此同时，在自然水体中也不断检出各类新兴有机污染物，如药物及个人护理品(PPCPs)，内分泌干扰物(EDCs)等。虽然这些痕量新兴污染物在自然环境中含量很低，但对人类健康以及环境安全有着不容忽视的影响。基于过硫酸盐的高级氧化技术(SR
‑
AOPs)是降解这类水体污染物的重要手段，和传统上基于H2O2的AOPs相比，过硫酸盐活化产生的SO4•−
较HO
•
具有更长的半衰期。但目前用于过硫酸盐活化的非均相催化剂要么制备过程复杂，要么制备原料及过程具有较高的成本，所以探索活性高、成本低、易规模化生产的非均相催化剂依然是SR
‑
AOPs领域关注的重点问题。
[0004]目前有相关专利、文献报道了市政污泥、制革污泥等热解生物碳在催化过硫酸盐降解水中抗生素方面的研究，但大多数研究需额外补充铁源(氯化铁，硫酸铁等)，氮源或硫源(如尿素、NH4Cl、聚噻吩、硫脲、SO2、MgSO4等。另外，SR
‑
AOPs中过硫酸盐的引入会降低水体pH，导致水体酸化，而目前在利用各种生物质废渣、工业废弃物制备SR
‑
AOPs的非均相催化剂的研究中并没有有效解决这一问题。

技术实现思路

[0005]本专利技术的目的之一在于提供了一种造纸污泥生物炭，该造纸污泥生物炭是在惰性氛围下通过热解造纸污泥获得，所获得的生物炭无需后续水洗或酸洗、不需要外引铁源、氮源或硫源等即可成为高活性的过硫酸盐活化剂；本专利技术的第二目的在于将本专利技术第一目的所获得的生物炭应用于高级氧化技术中，用于活化过硫酸盐，为过硫酸盐提供丰富的多类别活化位点；本专利技术的第三目的在于提供一种利用本专利技术第一目的所获得的造纸污泥生物炭进行污水中有机物降解的方法，所处理的水体pH可介于3
‑
11之间，且处理后的水体不会酸化，处理有机物后的生物炭再次热解后可循环使用。
[0006]本专利技术是通过如下技术方案实现的：所述的造纸污泥生物炭是在惰性氛围下通过热解造纸污泥获得，热解温度600
‑
1500℃，优选热解温度为800
‑
1500℃。所得造纸污泥生物炭无需后续水洗或酸洗，或再次进行物理活化或化学活化，可直接用于污染物降解。
[0007]进一步，造纸污泥为造纸一级污泥或造纸二级污泥或造纸脱墨污泥。
[0008]造纸污泥生物炭在活化过硫酸盐中的应用；在该应用中，热解后所得的造纸污泥生物炭不需要水洗或酸洗，也不需要额外引入铁源、氮源或硫源等，即可在SR
‑
AOPs中有效活化过硫酸盐。
[0009]进一步，所述过硫酸盐为过二硫酸盐或过一硫酸盐或同时包含过二硫酸盐及过一硫酸盐。
[0010]所述降解有机物的方法，使用上述造纸污泥生物炭。
[0011]进一步，利用造纸污泥生物炭降解有机物的方法包括如下步骤：（1）将造纸污泥在惰性气氛下直接热解，获得造纸污泥生物炭。
[0012]（2）将步骤（1）的造纸污泥生物炭及过硫酸盐加入到含有有机污染物的废水中，对污染物降解。所述过硫酸盐为过二硫酸盐或过一硫酸或同时包含过二硫酸盐及过一硫酸盐。
[0013]进一步，步骤（2）中，过硫酸盐的浓度为3
‑
8 mM。
[0014]进一步，步骤（2）中，造纸污泥生物炭投加量为0.3
‑
1.0 g/L，降解时间为0.5
‑
2 h。
[0015]进一步，将步骤（2）降解有机物后的造纸污泥生物炭再生，再生方法为，在400
‑
800 o
C下热解0.5
‑
1 h。
[0016]进一步，处理的有机污染物包括但不局限于双酚A，双酚S，磺胺甲恶唑，磺胺嘧啶，双氯芬酸钠，四环素，环丙沙星，卡马西平，阿特拉津，2,4
‑
二氯苯酚。
[0017]本专利技术的有益效果：本专利技术所得造纸污泥生物炭无需后续水洗或酸洗，或再次进行物理活化或化学活化，直接用于污染物降解。
[0018]污泥中的聚合硫酸铁、聚合硫酸铁铝等絮凝剂在N2惰性氛围下热解时，在本专利技术的温度下会发生物相转变，在热解气H2、CO等组分作用下还原为低价态铁物种，如Fe0、Fe3O4等，这可为活化过硫酸盐提供金属活性位点，无需外引铁源；生物炭表面的含氧官能团、拓扑结构缺陷和固有N，S杂原子缺陷等本身也具有活化过硫酸盐的能力，无需外部氮源、硫源；热解产生的氧空位(O
V
)因具有丰富的局部电子可显著提升过硫酸盐的吸附和活化能力。本专利技术造纸污泥生物炭中富含的铁物种、碳缺陷和氧空位等为激活过硫酸盐提供了丰富的多类别活性位点，从而可以获得优异的过硫酸盐活化能力。
[0019]本专利技术所获得的造纸污泥生物炭，含CaO等碱性组分，使得生物炭的零电荷点大幅提高(pH
pzc >10)，可以对酸性水体起到自缓冲作用，水体不会酸化。使SR
‑
AOPs过程始终在中性或碱性条件下进行，从而避免了需对净化水体进行二次处理的问题。
[0020]本专利技术所得活性污泥生物炭经热解再生后，对过硫酸盐的活化能力会恢复到新鲜生物炭的水平。
附图说明
[0021]图1为本专利技术的造纸污泥生物炭的XRD图；图2为本专利技术的造纸污泥生物炭的Raman图；
图3为本专利技术的造纸污泥生物炭的EPR图；图4不同初始pH值时，污染物降解过程中污水pH值的变化情况。
具体实施方式
[0022]为了使本专利技术的目的、技术方案和有益效果更加清楚，下面将对本专利技术的技术方案进行详细的说明，显然，所描述的实施例仅是本专利技术的一部分实施例，而不是全部实施例。基于本专利技术的实施例，本领域技术人员在没有做出创造性劳动前提下多获得的其他实施例，都属于本专利技术保护的范围。
[0023]实施例1造纸污泥生物炭的制备方法，及用其进行有机物降解的方法将造纸污泥于400
‑
1500 o
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种造纸污泥生物炭，其特征在于，所述造纸污泥生物炭是在惰性氛围下热解造纸污泥获得，热解温度600
‑
1500℃。2.如权利要求1所述的造纸污泥生物炭，其特征在于，所述的热解温度为800
‑
1500℃。3.如权利要求1或2所述的造纸污泥生物炭在活化过硫酸盐中的应用。4.如权利要求3所述的应用，其特征在于，所述过硫酸盐为过二硫酸盐或过一硫酸盐或同时包含过二硫酸盐及过一硫酸盐。5.一种降解有机物的方法，其特征在于，使用如权利要求1或2所述的造纸污泥生物炭。6.如权利要求5所述的方法，其特征在于，包括如下步骤：（1）将造纸污泥在惰性气氛下直接热解，获得造纸污泥生物炭；（2）将步骤（1）的造纸污泥生物炭及过硫酸盐加入到含有有机...

【专利技术属性】
技术研发人员：何亮，王智娟，徐西蒙，关清卿，
申请(专利权)人：昆明理工大学，
类型：发明
国别省市：