一种金属铁改性污泥炭及其制备方法和应用技术

本发明专利技术涉及一种金属铁改性污泥炭及其制备方法和应用，包括如下步骤：S1、将烘干的污泥进行一次热解，过筛后得到污泥生物炭；S2、将所述污泥生物炭加入FeCl3水溶液中，进行水热反应，得到金属铁改性污泥炭。本发明专利技术通过金属铁修饰污泥生物炭，显著提高了生物炭的催化活性，从而提升了生物炭催化过氧乙酸降解水体中有机污染物的能力，此外，在使用过程中铁相较于其他过渡金属，经济性良好、使用后低浸出、低毒性的特点使得铁负载改性污泥炭在处理水体中的磺胺甲噁唑具有不可替代的优良特性，特别针对特定的污染物质磺胺甲噁唑具有优异的降解效果。解效果。解效果。

【技术实现步骤摘要】
一种金属铁改性污泥炭及其制备方法和应用


[0001]本专利技术涉及环境工程水处理
，特别是一种金属铁改性污泥炭及其制备方法和应用。

技术介绍

[0002]抗生素主要用于治疗细菌感染，已经成为人类和动物健康的福音。但通过人类废弃物和动物粪便进入环境的消耗性抗生素主要以未改变的活性形式存在，这可能对生态系统和人类构成威胁。磺胺类药物(SAs)作为一类典型的抗生素，已被广泛用于人类和牲畜，它们从医院和牲畜养殖场释放出来，使得这些化合物经常在沉积物、水域和土壤中被检出。此外，它们的抗菌性使它们难以被污水处理厂的生物方法去除，导致SAs在水生系统中的累积。
[0003]其中，磺胺甲噁唑是使用较广泛的磺胺类药物之一，化学名称为4
‑
氨基
‑
N
‑
(5
‑
甲基
‑3‑
异恶唑基)苯磺酰胺，是一种有机化合物，其作为抗菌剂，抗菌谱广，抗菌作用强。磺胺甲噁唑属全身应用的中效磺胺类药，是一种广谱抑菌剂。其抗菌作用机制是因其在结构上类似(PABA)，可与PABA竞争性作用于细菌体内的二氢叶酸合成酶，阻止细菌二氢叶酸的合成，从而抑制细菌的生长繁殖。但是其持久性对人类健康和生态环境构成潜在威胁，引起了研究者的广泛关注，研究其高效去除对维持生态安全和保护人体健康具有重要的意义。目前，水体中磺胺甲噁唑的去除主要有吸附技术、膜分离技术和生物处理技术等，并取得一定的成效，然而以上方法都存在不足之处，或去除效果不佳、或操作不便，或对磺胺甲噁唑适应性不强等。因此寻找一种高效的去除此类污染物的方法是必要的。
[0004]生物炭具有多孔结构和大比表面积为其高效的吸附性能奠定了基础，生物炭的芳香碳结构和其表面基团使其对不同极性的有机污染物具有广谱的吸附能力。生物炭吸附法虽能将水体中污染物吸附在生物炭载体上，但从根本上没有改变污染物的毒性，一旦对这些吸附生物炭处置不当，容易造成环境的二次污染，因此，亟需研发一种吸附去除同时能够催化降解有机污染物的吸附材料。

技术实现思路

[0005]本专利技术的目的在于，提供一种金属铁改性污泥炭及其制备方法和应用，用于解决现有技术水体中磺胺甲噁唑的催化降解效果不理想的问题。
[0006]为解决上述技术问题，本专利技术提供一种金属铁改性污泥炭的制备方法的技术方案：
[0007]包括如下步骤：
[0008]S1、将烘干的污泥进行一次热解，过筛后得到污泥生物炭；
[0009]S2、将污泥生物炭加入FeCl3水溶液中，进行水热反应，得到金属铁改性污泥炭。
[0010]进一步地，步骤S1中，烘干的污泥是将污泥先清洗若干次，再烘干至恒重。
[0011]进一步地，步骤S1中，一次热解是将烘干的污泥置于通入氮气的管式炉中热解2～
3h，热解温度为400～500℃。
[0012]更进一步地，氮气流速为0.4～0.6L/min，升温速率为5～15℃/min。
[0013]进一步地，步骤S1中，过筛是过100目筛网。
[0014]进一步地，步骤S2中，FeCl3水溶液是FeCl3·
6H2O溶于水得到的；FeCl3·
6H2O和污泥生物炭的质量比为1:1。
[0015]进一步地，步骤S2中，水热反应的温度为210～230℃，时间为10～14h。
[0016]进一步地，步骤S2中，水热反应的产物在60～80℃干燥24～48h，获得金属铁改性污泥炭。
[0017]本专利技术提供一种如上制备方法制得的金属铁改性污泥炭。
[0018]本专利技术提供一种上述金属铁改性污泥炭在催化降解磺胺甲噁唑中的应用。具体地，该金属铁改性污泥炭在催化过氧乙酸降解磺胺甲噁唑中的应用。
[0019]进一步地，该应用是将金属铁改性污泥炭与过氧乙酸混合后加入到磺胺甲噁唑废水中进行降解处理。
[0020]进一步地，金属铁改性污泥炭投加量在0.1～1.2g/L；降解处理时溶液的pH值为3～3.5；降解时间为10～30min。
[0021]与现有技术相比，本专利技术的有益效果是：
[0022]本专利技术通过金属铁修饰污泥生物炭，显著提高了生物炭的催化活性，从而提升了生物炭催化过氧乙酸降解水体中有机污染物的能力，此外，在使用过程中铁相较于其他过渡金属，经济性良好、使用后低浸出、低毒性的特点使得铁负载改性污泥炭在处理水体中的磺胺甲噁唑具有不可替代的优良特性，特别针对特定的污染物质磺胺甲噁唑具有优异的降解效果。
附图说明
[0023]图1是本专利技术应用例1中磺胺甲噁唑的降解率图线图；
[0024]图2是本专利技术应用例1和对比例1中磺胺甲噁唑的降解率图线对比图；
[0025]图3是本专利技术对比例2和对比例3中磺胺甲噁唑的降解率图线对比图。
具体实施方式
[0026]下面将结合本专利技术实施例，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，均属于本专利技术保护的范围。
[0027]本专利技术金属铁改性污泥炭的制备方法，包括如下步骤：
[0028](1)将烘干的污泥进行一次热解，过筛后得到污泥生物炭；优选的，一次热解的具体步骤包括：将烘干的污泥置于通入氮气的管式炉中热解2～3h，热解温度为400～500℃，氮气流速为0.4～0.6L/min，升温速率为5～15℃/min。优选的，一次热解所得产物磨碎过100目筛网，密封避光储存干燥器中备用。
[0029](2)按1:1的质量比称取FeCl3·
6H2O和污泥生物炭，将FeCl3·
6H2O溶于去离子水中，得到FeCl3·
6H2O溶液；
[0030](3)将污泥生物炭加入FeCl3·
6H2O溶液中，放入水热反应器，将水热反应器放入烘箱，在烘箱中放置进行水热反应，反应完成后取出，经反复清洗并烘干，过筛后得到金属铁改性污泥炭。
[0031]优选的，水热反应的步骤包括：将污泥炭加入FeCl3·
6H2O溶液中，放入水热反应器，将水热反应器在210～230℃的烘箱中放置10～14h后取出；
[0032]优选的，水热反应后清洗烘干的步骤包括：用去离子水洗涤直至达到中性的酸碱度，然后在60～80℃烘箱中干燥24～48h，获得金属铁改性污泥炭。
[0033]本专利技术金属铁改性污泥炭的应用，金属铁改性污泥炭与过氧乙酸混合后用于降解磺胺甲噁唑，金属铁改性污泥炭投加量在0.1～1.2g/L之间，磺胺甲噁唑：过氧乙酸之间的摩尔比为1：(10～120)；改性污泥炭与过氧乙酸混合后降解磺胺甲噁唑时，控制pH值为3～3.5，降解时间为10～30min，降解方式包括静置、搅拌、震荡中的任意一种。
[0034]本专利技术的改性方法主要是水热法，不同于传统的其它方法如共沉淀法，不需高本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种金属铁改性污泥炭的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：S1、将烘干的污泥进行一次热解，过筛后得到污泥生物炭；S2、将所述污泥生物炭加入FeCl3水溶液中，进行水热反应，得到金属铁改性污泥炭。2.根据权利要求1所述的金属铁改性污泥炭的制备方法，其特征在于，步骤S1中，烘干的污泥是将污泥先清洗若干次，再烘干至恒重。3.根据权利要求1所述的金属铁改性污泥炭的制备方法，其特征在于，步骤S1中，所述一次热解是将烘干的污泥置于通入氮气的管式炉中热解2～3h，热解温度为400～500℃。4.根据权利要求3所述的金属铁改性污泥炭的制备方法，其特征在于，氮气流速为0.4～0.6L/min，升温速率为5～15℃/min。5.根据权利要求1所述的金属铁改性污泥炭的制备方法，其特征在于，步骤...

【专利技术属性】
技术研发人员：杨列，孔德锦，何浏洋，张祖麟，
申请(专利权)人：武汉理工大学，
类型：发明
国别省市：