本发明专利技术属于水处理技术领域，具体涉及一种CuCl2熔盐改性荷叶生物炭及其在去除水中土霉素中的应用。将新鲜荷叶洗净、烘干、粉碎并研磨过筛后得到生物质粉末；在荷叶生物质粉末中加入CuCl2，混合均匀放入管式炉中炭化处理，得到改性生物炭CuCl2/BC；将CuCl2/BC进行研磨洗涤，真空抽滤分离固体颗粒，干燥得到CuCl2熔盐改性荷叶生物炭。将CuCl2改性生物炭催化剂活化过硫酸钾降解水中土霉素。CuCl2熔盐改性生物炭提高了生物炭的结晶度、孔隙率、电化学性能，且熔盐过程可形成金属氧化物或者金属络合物强化过硫酸钾的活性，实现对水中土霉素的高效降解。效降解。
【技术实现步骤摘要】
CuCl2熔盐改性荷叶生物炭及其在去除水中土霉素中的应用
[0001]本专利技术属于水处理
，具体涉及一种CuCl2熔盐改性荷叶生物炭及其在去除水中土霉素中的应用。
技术介绍
[0002]近年来，土霉素(OTC)广泛应用于医学及水产养殖中以保护人类健康并促进牲畜生长，导致其广泛存在于医疗废水、地表水和地下水中。水环境中残留的土霉素会对生态环境和人类健康产生潜在的危害。目前，常用于处理抗生素污染的方法有吸附法、膜分离法、生物降解法和高级氧化法(AOPs)等。其中，基于过硫酸盐的高级氧化技术具有操作简单、氧化能力强，适应各种水环境等优点被广泛应用于降解有机污染物领域。但是，过硫酸盐稳定性强，需要外加能量将其活化产生活性基团，如热活化、超声活化、紫外活化等。上述方法在有效激活过硫酸盐的同时也伴随着利用率低、能耗高、价格昂贵等问题。因此，需要开发一种能够高效、节能、环保激活过硫酸盐的材料。
[0003]生物炭(BC)是通过生物质在低氧或无氧的环境下热解获得的产物，其表面空隙充足，内部含有丰富的官能团和缺陷结构，是活化过硫酸盐的理想材料。荷叶是日常生活中利用率较低的农产品，研究表明，荷叶具有三维微结构特征，典型的表皮蜡晶体与随机分布的乳头状表皮细胞相结合，加强了荷叶的表面粗糙度，从而具有超疏水性，并且可以有效调节多相催化剂的催化活性。然而原始生物炭材料活性位点有限，常需要对生物炭改性来提高其催化活性。
[0004]传统的生物炭改性方法有水热法、浸渍
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沉淀
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热解法等。而这些方法都需要经过预处理，如水热法需将生物质热解为生物炭，再进行水热法改性，且需高压状态，不利于工业应用；浸渍
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沉淀
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热解法的前置处理更复杂，包括浸泡、搅拌、沉淀、干燥等，并且热解过程需要800℃以上高温，能耗较高，限制了其在去除水中土霉素中的应用。此外，传统的生物炭制备方法不能同时提高生物炭比表面积、空隙率或丰富其官能团。
技术实现思路
[0005]本专利技术为了解决目前活化过硫酸盐的生物炭制备复杂及土霉素去除效率低的技术问题，提供一种熔盐改性荷叶基生物炭及其在去除水中土霉素污染中的应用。
[0006]本专利技术的CuCl2熔盐改性荷叶生物炭的制备方法是按以下步骤进行的：
[0007]1)将新鲜荷叶用去离子水洗涤，在烘箱中60～100℃干燥12～24h，将其粉碎并研磨过50～100目筛后得到荷叶生物质粉末；
[0008]2)向步骤1)所得荷叶生物质粉末中加入无水CuCl2，混合均匀放入管式炉中进行炭化处理，得到改性生物炭CuCl2/BC。
[0009]其中，荷叶生物质粉末与CuCl2质量比为1：(0.5～2)。
[0010]炭化处理温度为700～900℃，在真空条件下，升温速率为5℃/min，炭化时间为2～3h。
[0011]3)将步骤2)所得的CuCl2/BC进行研磨，先后分别使用稀盐酸、超纯水、乙醇、超纯水洗涤接近中性，以去除改性生物炭表面残留的杂质，然后抽滤分离固体颗粒，真空干燥。
[0012]其中，真空干燥参数为：真空度
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0.06～
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0.08Mpa，温度60～90℃，时间12～24h。
[0013]本专利技术还提供了CuCl2改性生物炭活化过硫酸盐降解水中土霉素的方法，包括以下步骤：
[0014](1)称取土霉素并制备成浓度为20mg
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L
‑1的土霉素溶液，向其中加入CuCl2改性荷叶生物炭，进行吸附平衡；
[0015]其中，CuCl2改性荷叶生物炭投加量为0.2g
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L
‑1～1g
·
L
‑1。
[0016](2)将步骤(1)反应混合液置于磁力搅拌器上，搅拌转速800rmp，时间为30～90min，取50mL溶液放入锥形瓶中，加入过硫酸盐，并用1mol
·
L
‑1的氢氧化钠或盐酸溶液调节pH值；活化反应30～180min降解土霉素。
[0017]过硫酸盐为Na2S2O8、K2S2O8中的一种或两种；反应体系中过硫酸盐用量为2mM～10mM；调节pH值为3～11；
[0018]优选过硫酸盐为K2S2O8。
[0019]本专利技术的机理：本方法采用CuCl2熔盐法改性制备生物炭。C
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O
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Cu结构能够使电子聚集在Cu元素处，使得CuCl2改性生物炭表面形成富电子中心，促使在单质Cu、Cu(Ⅰ)和Cu(Ⅱ)发生循环式的歧化反应，以达到Cu(Ⅰ)和Cu(Ⅱ)价态相互转换，在此过程中，CuCl2改性生物炭活化过硫酸盐，产生主要的活性物种(1O2)并氧化降解土霉素。
[0020]与现有技术相比，本专利技术具有以下有益效果：
[0021]荷叶具有三维微结构特征，典型的表皮蜡晶体与随机分布的乳头状表皮细胞相结合，加强了荷叶的表面粗糙度，使其具有超疏水性。本专利技术实现了荷叶的资源化利用的同时能够高效去除水中土霉素。
[0022]本专利技术采用熔融金属盐的方法改性荷叶生物炭，不仅可以改善生物炭的比表面积，还可生成C
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O
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Cu结构丰富的生物炭官能团，提高了生物炭的结晶度、孔隙率、电化学性能，且熔盐过程可形成金属氧化物或者金属络合物强化过硫酸盐活性，实现对水中土霉素的高效降解。
附图说明：
[0023]图1不同煅烧温度得到的CuCl2改性生物炭活化过硫酸钾去除土霉素的降解效果图；
[0024]图2不同负载比改性生物炭活化过硫酸钾去除土霉素的降解效果图；
[0025]图3不同改性生物炭投加量去除土霉素效果图；
[0026]图4不同pH值下CuCl2改性生物炭活化过硫酸钾去除土霉素效果图；
[0027]图5不同过硫酸钾用量对改性生物炭去除土霉素效果图；
[0028]图6不同过硫酸钠用量对改性生物炭去除土霉素效果图；
[0029]图7CuCl2改性生物炭活化过硫酸钾去除流动水体土霉素；
[0030]图8未改性生物炭与改性生物炭SEM图；
[0031]图9浸渍法制备改性生物炭去除土霉素效果。
具体实施方式
[0032]下面结合实施例对本专利技术进行详细说明，以使本领域技术人员更好地理解本专利技术，但本专利技术并不局限于以下实施例。
[0033]实施例1
[0034]不同煅烧温度制备CuCl2熔盐改性生物炭：
[0035]将新鲜荷叶用去离子水洗涤，在烘箱中80℃干燥12h，将其粉碎并研磨过50～100目筛后得到荷叶生物质粉末，并与同等质量的CuCl2混合均匀放入管式炉中，高温裂解炭化，炭化处理温度分别为700℃、800℃、900℃，升温速率为5℃/min，炭化时间为2h，冷却至25℃，先后分别使用稀盐酸、超纯水、乙醇、超纯水洗涤接近中性，以去除改性生物炭表面残留的杂质，然本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种CuCl2熔盐改性荷叶生物炭的制备方法，其特征在于，所述制备方法步骤如下：1)将新鲜荷叶用去离子水洗涤，在烘箱中60～100℃干燥12～24h，将其粉碎并研磨过50～100目筛后得到荷叶生物质粉末；2)向步骤1)所得荷叶生物质粉末中加入CuCl2，混合均匀放入管式炉中进行炭化处理，得到改性生物炭CuCl2/BC；3)将步骤2)得到的CuCl2/BC进行研磨，先后分别使用稀盐酸、超纯水、乙醇、超纯水洗涤，以去除改性生物炭表面残留的杂质，然后抽滤分离固体颗粒，真空干燥。2.根据权利要求1所述的CuCl2熔盐改性荷叶生物炭的制备方法，其特征在于，步骤2)中荷叶生物质粉末与CuCl2的质量比为1：(0.5～2)。3.根据权利要求1所述的CuCl2熔盐改性荷叶生物炭的制备方法，其特征在于，步骤2)中炭化处理温度为700～900℃，在真空条件下，升温速率为5℃/min，炭化时间为2～3h。4.根据权利要求1所述的CuCl2熔盐改性荷叶生物炭的制备方法，其特征在于，步骤3)中真空干燥参数为：真空度
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0.06～
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0.08Mpa，温度60～90℃，时间12～24h。5.一种根据权利要求1
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4任一项所述方法制备的CuCl2熔盐改性荷叶生物炭。6.一种根据权利要求1
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【专利技术属性】
技术研发人员：张秋亚，宋家宝，王利平，彭明国，刘玉华，杜尔登，许霞，郑璐，耿志邦，
申请(专利权)人：江苏传亚环境科技有限公司，
类型：发明
国别省市：
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