一种纳米过氧化镧与载体的复合材料及其制备方法与应用技术

本发明专利技术公开了一种纳米过氧化镧与载体的复合材料及其制备方法与应用，属于废水处理技术领域。该复合材料包括载体材料及负载于载体材料的表面和/或孔隙中的纳米过氧化镧；载体材料为同时含铁和含碳的多孔材料。该复合材料创造性地采用同时含铁和含碳的多孔材料作为纳米过氧化镧的分散剂和催化剂，多孔材料中的铁及表面丰富的持久性自由基可促进氧化反应的发生，提高过氧化镧的氧化性能，该复合体系可实现对废水中有机磷的高效降解；并且，该氧化体系无需额外投加铁源，缩短了类芬顿氧化体系的工艺流程；且反应完成后，溶液的pH呈中性，克服了常规金属过氧化物（如CaO2、ZnO2和MgO2等）参与氧化反应后溶液pH呈碱性的缺陷。等）参与氧化反应后溶液pH呈碱性的缺陷。等）参与氧化反应后溶液pH呈碱性的缺陷。

【技术实现步骤摘要】
一种纳米过氧化镧与载体的复合材料及其制备方法与应用


[0001]本专利技术涉及废水处理
，具体而言，涉及一种纳米过氧化镧与载体的复合材料及其制备方法与应用。

技术介绍

[0002]磷（P）是植物生长必需的营养元素之一，但水生态系统中磷的过量输入会导致富营养化，进而导致藻华和赤潮，破坏生态系统，并对人类健康产生严重影响。目前的研究主要集中在无机磷上，对有机磷关注较少。有机磷农药是保障粮食产量和解决草害、病虫害的有力手段，但其无目标性的毒性和富集性对其他环境中包括人类在内的非目标生物也会产生不利影响，亟需对水体中有机磷农药污染开展相关的防治研究。
[0003]目前，主要的除磷方法包括物理法、生物法、化学法，高级氧化法（AOPs）可将有机磷矿化为无机磷，将其彻底无害化。其中，芬顿或类芬顿氧化法以过渡金属离子作为催化剂，催化过氧化氢，产生的
•
OH自由基对有机磷具有优良的降解性能。但传统芬顿过程对pH条件要求较高（偏酸性）、操作时间长、氧化剂和能量消耗高，氧化过程会产生大量铁泥沉淀，且过氧化氢极不稳定，极大地降低了其实际应用潜力。金属过氧化物是一种用途广泛的优良供氧剂，释放出的含氧基团使其具有化学氧化、生物降解、脱色、消毒等作用，可降解水中的有机物，广泛应用于环境修复领域；同时，金属过氧化物溶于水后释放出的多价金属离子和OH
‑
可同时沉淀水中的一些阴离子污染物；且金属过氧化物便于运输，在特殊环境条件下可替代液体H2O2作为类芬顿氧化剂降解有机污染物。
[0004]但研究发现，常用的金属过氧化物（CaO2、ZnO2和MgO2）溶于水后，释放出的OH
–
会导致溶液pH快速升高至碱性，降低体系的氧化性能。因此，很多学者在金属过氧化物体系中加入Fe
2+
构成类芬顿氧化体系，并同时加入有机酸或螯合剂，加速Fe
3+
向Fe
2+
的转化，保持体系中更高浓度的Fe
2+
，缓冲体系的pH值（保持酸性），以维持类芬顿反应的持续进行。因常用的金属过氧化物（CaO2、ZnO2和MgO2）呈强碱性，易使体系中产生大量的铁泥沉淀，且对有机酸或螯合剂等缓冲剂需求量较大，但有机酸或螯合剂的加入无疑向氧化体系中引入了新的需要去除的有机物质。
[0005]因此，如何进一步构建更绿色、高效的金属过氧化物类芬顿氧化体系具有重要意义。
[0006]鉴于此，特提出本专利技术。

技术实现思路

[0007]本专利技术的目的之一在于提供一种纳米过氧化镧与载体的复合材料（以下也可称为“纳米LPC/SBC复合材料”），该复合材料可实现对废水中有机磷的高效降解；并且，其可缩短类芬顿氧化体系的工艺流程；反应完成后，溶液的pH 呈中性，克服了常规金属过氧化物（如CaO2、ZnO2和MgO2等）参与氧化反应后溶液pH 呈碱性的缺陷。
[0008]本专利技术的目的之二在于提供一种上述纳米过氧化镧与载体的复合材料的制备方
法。
[0009]本专利技术的目的之三在于提供一种上述纳米过氧化镧与载体的复合材料的应用。
[0010]本专利技术的目的之四在于提供一种作用成分包括上述纳米过氧化镧与载体的复合材料的有机磷降解剂。
[0011]本申请可这样实现：第一方面，本申请提供一种纳米过氧化镧与载体的复合材料，其包括载体材料以及负载于载体材料的表面和/或孔隙中的纳米过氧化镧；载体材料为同时含铁和含碳的多孔材料，且多孔材料中至少含有Fe
2+
。
[0012]在可选的实施方式中，同时含铁和含碳的多孔材料中铁含量为5
‑
10wt%。在可选的实施方式中，同时含铁和含碳的多孔材料为含铁的多孔炭基材料。
[0013]在可选的实施方式中，多孔炭基材料包括石墨烯、膨胀石墨、多孔石墨、碳纤维、碳纳米管、碳分子筛、生物炭和活性炭中的至少一种。
[0014]在可选的实施方式中，生物炭包括秸秆生物炭、花生壳生物炭和污泥生物炭中的至少一种。
[0015]在可选的实施方式中，同时含铁和含碳的多孔材料包括含铁的污泥生物炭。在可选的实施方式中，载体材料具有以下特征中的至少一种：特征（1）：载体材料的表面具有蠕虫刻蚀状孔洞，蠕虫刻蚀状孔洞的内部具有呈蜂窝煤状的多孔结构；特征（2）：载体材料呈颗粒状；特征（3）：载体材料的粒径＜0.18mm。
[0016]在可选的实施方式中，复合材料表面粗糙蓬松且呈多孔隙结构。
[0017]在可选的实施方式中，载体材料的表面均匀负载有La
3+
。
[0018]在可选的实施方式中，载体材料与制备纳米过氧化镧的镧源的质量比为1:2
‑
1:5。
[0019]在可选的实施方式中，载体材料与制备纳米过氧化镧的镧源质量比为1:3
‑
1:5。
[0020]在可选的实施方式中，载体材料与制备纳米过氧化镧的镧源的质量比为1:3。
[0021]第二方面，本申请提供如前述实施方式任一项的纳米过氧化镧与载体的复合材料的制备方法，包括以下步骤：将纳米过氧化镧负载于载体材料的表面和/或孔隙中。
[0022]在可选的实施方式中，采用表面沉淀法将纳米过氧化镧负载于载体材料的表面和/或孔隙中。
[0023]在可选的实施方式中，于碱性条件下，将载体材料加入至纳米过氧化镧的悬浮液中混合，随后固液分离，收集固体，得到复合材料。
[0024]在可选的实施方式中，纳米过氧化镧的制备包括：将镧源与双氧水在碱性条件下反应。
[0025]在可选的实施方式中，镧源为含La
3+
的物质。
[0026]在可选的实施方式中，镧源包括七水氯化镧和六水硝酸镧中的至少一种。在可选的实施方式中，镧源与双氧水的物质的量之比为1:1
‑
1:3。
[0027]在可选的实施方式中，镧源与双氧水的物质的量之比为1:1。
[0028]在可选的实施方式中，载体材料包括含铁的污泥生物炭，含铁的污泥生物炭的制备包括：将含铁的活性污泥进行热解。
[0029]在可选的实施方式中，热解温度为500
‑
600℃；和/或，热解时间不低于2h。
[0030]在可选的实施方式中，热解前，还包括将活性污泥进行干燥和粉碎。
[0031]第三方面，本申请提供如前述实施方式任一项的纳米过氧化镧与载体的复合材料的应用，复合材料用于降解有机磷。
[0032]在可选的实施方式中，复合材料用于去除草甘膦。
[0033]在可选的实施方式中，复合材料用于废水除磷。
[0034]第四方面，本申请提供一种有机磷降解剂，其作用成分包括前述实施方式任一项的纳米过氧化镧与载体的复合材料。
[0035]在可选的实施方式中，有机磷降解剂为草甘膦去除剂。
[0036]本申请的有益效果包括：本申请通过使用同时含铁和含碳的多孔材料，其中，F本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种纳米过氧化镧与载体的复合材料，其特征在于，所述复合材料包括载体材料以及负载于所述载体材料的表面和/或孔隙中的纳米过氧化镧；所述载体材料为同时含铁和含碳的多孔材料；所述多孔材料中至少含有Fe
2+
。2.根据权利要求1所述的复合材料，其特征在于，所述同时含铁和含碳的多孔材料为含铁的多孔炭基材料。3.根据权利要求1或2所述的复合材料，其特征在于，所述载体材料具有以下特征中的至少一种：特征（1）：所述载体材料的表面具有蠕虫刻蚀状孔洞，所述蠕虫刻蚀状孔洞的内部具有呈蜂窝煤状的多孔结构；特征（2）：所述载体材料呈颗粒状；特征（3）：所述载体材料的粒径＜0.18mm。4.根据权利要求1或2所述的复合材料，其特征在于，所述复合材料的表面粗糙蓬松且呈多孔隙结构；和/或，所述载体材料的表面均匀负载有La
3+
。5.根据权利要求1或2所述的复合材料，其特征在于，所述载体材料与制备所述纳米过氧化镧的镧源的质量比为1:2
‑
1:5。6.如权利要求1<...

【专利技术属性】
技术研发人员：魏峣，蒋厦，张静怡，佟洪金，刘晓聪，廖瑞雪，许冠东，邓利群，张李玲，
申请(专利权)人：四川省生态环境科学研究院，
类型：发明
国别省市：