本发明专利技术公开了铁锰生物炭材料的制备方法及其材料与应用、装置与方法。所述制备方法为：在600℃的限氧条件下，将小麦秸秆粉末热解，所得生物炭用HCl溶液处理，并用去离子水洗涤直到pH值为10；将生物炭浸泡在硫酸亚铁溶液中，将生物炭和硫酸亚铁的混合溶液加入沸腾的高锰酸钾溶液中，并搅拌混合液，再向混合液中逐滴加入NaOH，反应10min后停止，将混合液冷却至室温，负载铁锰后的生物炭用去离子水清洗，干燥。本发明专利技术中铁锰生物炭材料去除盐酸四环素废水效果好，且绿色环保无污染。抗生素废水处理装置可以在铁碳微电解基础上提高对抗生素的去除效率，回收部分铁屑等材料，同时能降低后续处理成本。续处理成本。续处理成本。
【技术实现步骤摘要】
铁锰生物炭材料的制备方法及其材料与应用、装置与方法
[0001]本专利技术涉及生物炭复合材料的制备和废水处理领域，具体涉及一种铁锰生物炭材料的制备方法、采用所述制备方法制备的铁锰生物炭材料、所述铁锰生物炭材料的应用、采用所述铁锰生物炭材料的抗生素废水处理装置、采用所述铁锰生物炭材料的抗生素废水处理方法。
技术介绍
[0002]生物炭作为一种可再生资源，具有良好的经济效益和环境效益，主要由农作物残渣、木材生物量、动物垫料和固体废物等通过热化学方法制备。铁碳微电解就是利用金属腐蚀原理法，形成原电池对废水进行处理的良好工艺。微电解技术是目前处理高浓度有机废水的一种理想工艺，又称内电解法。它是在不通电的情况下，利用填充在废水中的微电解材料自身产生1.2V电位差对废水进行电解处理，以达到降解有机污染物的目的。但铁碳微电解处理废水，会出现效率不高，铁屑补充成本等问题。现有技术中铁碳微电解技术和芬顿技术(类芬顿技术)的反应装置通常是分开的，需要配备不同的辅助设备，铁碳微电解技术需配备曝气装置，芬顿技术需要配备机械搅拌装置，且在工艺处理过程较为繁琐，且以人工为主，成本较高。
技术实现思路
[0003]为了解决现有在铁碳微电解处理废水，效率不高，铁屑补充成本高的技术问题，本专利技术提供一种铁锰生物炭材料的制备方法、采用所述制备方法制备的铁锰生物炭材料、所述铁锰生物炭材料的应用、采用所述铁锰生物炭材料的抗生素废水处理装置、采用所述铁锰生物炭材料的抗生素废水处理方法。
[0004]本专利技术采用以下技术方案实现：一种铁锰生物炭材料的制备方法，其包括以下步骤：
[0005]步骤一、以10g小麦秸秆粉末﹕500ml浓度为1mol L
‑1的HCl溶液的比例备料，在600℃的限氧条件下，将小麦秸秆粉末热解，升温速率为10℃/min，所得生物炭用HCl溶液处理24h以去除矿物质，并用去离子水洗涤，直到pH值达到10；最后，将所述生物炭干燥并储存用于制备生物炭复合材料；
[0006]步骤二、以8.34g﹕100mL的比例将硫酸亚铁FeSO4·
7H2O溶解于浓度为0.3M/L的去离子水中，以8.34g硫酸亚铁﹕1g生物炭的比例将生物炭浸泡在硫酸亚铁溶液中，200rpm搅拌0.5h；以1.58g﹕100mL的比例另取高锰酸钾KMnO4溶解于浓度为0.1M/L的去离子水中，加热高锰酸钾溶液至沸腾；将上述生物炭和硫酸亚铁的混合溶液加入沸腾的高锰酸钾溶液中，并搅拌混合液，然后以1g生物炭﹕13mL浓度为5mol L
‑1的NaOH的比例再向混合液中逐滴加入NaOH，反应10min后停止，将混合液冷却至室温，负载铁锰后的生物炭用去离子水清洗，干燥，即得所述铁锰生物炭材料。
[0007]作为上述方案的进一步改进，步骤一中，在马弗炉中，在600℃的限氧条件下，将小
麦秸秆粉末在瓷制坩埚中热解2h。
[0008]作为上述方案的进一步改进，步骤一中，将所述生物炭在80℃烘箱内干燥24h，并储存在玻璃瓶中。
[0009]作为上述方案的进一步改进，步骤二中，生物炭与FeSO4·
7H2O和KMnO4的固液比为1:200。
[0010]本专利技术还提供一种铁锰生物炭材料，其特征在于，其采用上述任意铁锰生物炭材料的制备方法制备。
[0011]本专利技术还提供一种上述铁锰生物炭材料在去除盐酸四环素废水的应用。
[0012]作为上述方案的进一步改进，铁锰生物炭材料和盐酸四环素废水的比例为0.5g/L﹕5mg/L～50mg/L。
[0013]本专利技术还提供一种抗生素废水处理装置，其包括：
[0014]储水池，用于接收并存储抗生素废水；储水池的顶部设置溢流堰；
[0015]反应池，其接收来自溢流堰的抗生素废水；反应池内设置用于与抗生素废水发生铁碳微电解反应的铁碳填料层，在反应池内位于铁碳填料层的下方设置搅拌区，在反应池的侧壁上对应搅拌区的位置开设进样口，搅拌区内采用搅拌装置搅拌位于反应池内的抗生素废水，与进样口中的上述铁锰生物炭材料充分接触；在反应池内且在搅拌区的下方设置曝气区，在所述曝气区内设置曝气装置，在反应池的侧壁上对应曝气区的位置设置带有滤网的出水口；反应池内的底部设置排污口。
[0016]作为上述方案的进一步改进，储水池的底部设置供抗生素废水进入的进水口。
[0017]作为上述方案的进一步改进，从反应池的外侧至内侧方向在进样口内依次设置电磁阀门一和电磁阀门二，其中进样口在进样时，先打开电磁阀门一，关闭电磁阀门二，等加好铁锰生物炭材料和H2O2后，关闭电磁阀门一，将铁锰生物炭材料和H2O2储存；等到准备发生类芬顿反应时，打开电磁阀门二，使铁锰生物炭材料和H2O2与抗生素废水发生类芬顿反应。
[0018]本专利技术还提供一种抗生素废水处理方法，其包括以下步骤：
[0019]提供上述任意抗生素废水处理装置；
[0020]将抗生素废水储存于储水池，再通过溢流堰进入反应池内；
[0021]反应池的抗生素废水先与铁碳填料层发生反应后，再使上述铁锰生物炭材料和H2O2从进样口进入反应池，在搅拌装置的作用下，与抗生素废水进一步充分接触；
[0022]经过水力停留时间后，位于出水口的水体会通过重力作用，经过过滤网从出水口排出；
[0023]其中，进样口在进样时，先将铁锰生物炭材料和H2O2储存，等到准备发生类芬顿反应时，才使铁锰生物炭材料和H2O2与抗生素废水发生反应。
[0024]本专利技术将小麦秸秆热解成生物炭，生物炭浸渍在硫酸亚铁(FeSO4·
7H2O)溶液、高锰酸钾(KMnO4)溶液中，之后滴加氢氧化钠(NaOH)溶液进行改性，制备出铁锰生物炭材料。该材料能高效处理盐酸四环素废水。同时本专利技术又提出一种抗生素废水处理装置，包括储水池、进样口、反应池和进出水口。储存废水通过溢流堰进入反应池，经过铁碳填料层，去除一部分抗生素，然后在搅拌的作用下，与制备的材料和添加试剂充分反应，大幅度去除抗生素废水。本专利技术中铁锰生物炭材料去除盐酸四环素废水效果好，且绿色环保无污染。抗生素
废水处理装置可以在铁碳微电解基础上提高对抗生素的去除效率，回收部分铁屑等材料，同时能降低后续处理成本。
附图说明
[0025]图1为本专利技术实施例1提供的铁锰生物炭材料的制备方法的流程图。
[0026]图2为采用图1中的制备方法制备的小麦秸秆生物炭负载铁锰材料即铁锰生物炭材料的SEM图。
[0027]图3为图2的对比例，展示小麦秸秆生物炭的SEM图。
[0028]图4为采用图1中的制备方法制备的小麦秸秆生物炭负载铁锰材料即铁锰生物炭材料的EDS图。
[0029]图5为图4的对比例，展示小麦秸秆生物炭的EDS图。
[0030]图6为采用图1中的制备方法制备的小麦秸秆生物炭负载铁锰材料即铁锰生物炭材料，对低浓度5mg/L盐酸四环素随时间变化的去除率示意图。
[0031]图7为采用图1中的本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种铁锰生物炭材料的制备方法，其特征在于，其包括以下步骤：步骤一、以10g小麦秸秆粉末﹕500ml浓度为1mol L
‑1的HCl溶液的比例备料，在600℃的限氧条件下，将小麦秸秆粉末热解，升温速率为10℃/min，所得生物炭用HCl溶液处理24h以去除矿物质，并用去离子水洗涤，直到pH值达到10；最后，将所述生物炭干燥并储存用于制备生物炭复合材料；步骤二、以8.34g﹕100mL的比例将硫酸亚铁FeSO4·
7H2O溶解于浓度为0.3M/L的去离子水中，以8.34g硫酸亚铁﹕1g生物炭的比例将生物炭浸泡在硫酸亚铁溶液中，200rpm搅拌0.5h；以1.58g﹕100mL的比例另取高锰酸钾KMnO4溶解于浓度为0.1M/L的去离子水中，加热高锰酸钾溶液至沸腾；将上述生物炭和硫酸亚铁的混合溶液加入沸腾的高锰酸钾溶液中，并搅拌混合液，然后以1g生物炭﹕13mL浓度为5mol L
‑1的NaOH的比例再向混合液中逐滴加入NaOH，反应10min后停止，将混合液冷却至室温，负载铁锰后的生物炭用去离子水清洗，干燥，即得所述铁锰生物炭材料。2.如权利要求1所述的铁锰生物炭材料的制备方法，其特征在于，步骤一中，在马弗炉中，在600℃的限氧条件下，将小麦秸秆粉末在瓷制坩埚中热解2h；和/或，将所述生物炭在80℃烘箱内干燥24h，并储存在玻璃瓶中。3.如权利要求1所述的铁锰生物炭材料的制备方法，其特征在于，步骤二中，生物炭与FeSO4·
7H2O和KMnO4的固液比为1:200。4.一种铁锰生物炭材料，其特征在于，其采用如权利要求1至3中任意一项所述的铁锰生物炭材料的制备方法制备。5.一种如权利要求4所述的铁锰生物炭材料在去除盐酸四环素废水的应用。6.如权利要求5所述的铁锰生物炭材料在去除盐酸四环素废水的应用，其特征在于，铁锰生物炭材料和盐酸四环素废水的比例为0.5g/L﹕5mg/L～50mg/L。7.一种抗生素废水处理装置，其包括：储水池(3)，用于接收并存储抗生素废水；储水池(3)的顶...
【专利技术属性】
技术研发人员：郭志，李杰，杨俊生，崔康平，吴章镇，
申请(专利权)人：合肥工业大学，
类型：发明
国别省市：
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