【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及造纸污泥的资源化利用及一种c-c/si-o-al互穿网络多孔球状复合材料的制备方法及应用，具体涉及一种由含硅、铝、铁等矿物组分的造纸污泥炭基复合材料的制备以及其用于光催化降解四环素的应用，本专利技术属于水污染处理技术，属于四环素光催化降解。
技术介绍
1、四环素(tc)作为一种广谱性抗生素，在医学、畜牧、农业等领域的滥用导致其在废水中的可检测浓度增加。长此以往，人类将对抗生素产生耐药性。传统的污水处理方法如物理法、生物法、化学法均难完全去除水体中的抗生素。因此，迫切需要寻求更清洁和更低消耗的方法来有效地降低环境中的四环素。作为高级氧化手段之一，光催化技术在处理有机污染物时，条件温和、效率高、无二次污染而受到各行业青睐。目前，光催化领域常用的催化剂多为合成类的半导体材料，其合成步骤繁琐并且经济价值不高。为解决这一严重阻碍光催化应用的难题，目前有不少文献开发以组分丰富的固体废弃物为前驱体的光催化剂材料。
2、造纸污泥作为最大宗的固体废弃物，含有大量的无机(caco3、聚合硫酸铝铁、sio2)和有机(纤维素、半纤维素和木素)组分。与其他固体废弃物相似的是，造纸污泥含有的活性物种同样难以直接进行利用。据报道，含有al、si、o元素的固体废物可进行结构重整，形成稳定的三维网状结构。
3、大多数固体废物(矿渣、飞灰、赤泥、煤矸石等)含有光活性元素，然而多以键合态、聚合态或螯合态存在，这些形式不利于进行电子传输，无法直接将其用于光催化领域。因此，很多学者尝试通过负载活性物种的方法提高固体废物进行光催化污染
技术实现思路
1、本专利技术提供一种造纸污泥生物炭基复合材料，该复合材料是在氮气氛围下通过热解造纸污泥改性获得，含有大量的硅、铝、铁、钙等矿物组分，并且不需要外引铁源、氮源或硫源即可具有光催化活性，本专利技术所获得的生物炭制备c-c/si-o-al互穿网络微球，提高其在水体中的稳定性，将制备的造纸污泥基c-c/si-o-al互穿网络多孔球状复合材料用于光催化技术中，作为催化剂进行污水中有机物(四环素)降解的方法，该催化剂可原位进行多次循环仍保持较高的稳定性，具有很高的应用潜力。
2、本专利技术通过下述技术方案实现：
3、一种造纸污泥基c-c/si-o-al互穿网络多孔球状复合材料的制备方法，具体包括以下步骤：
4、(1)对造纸污泥进行干燥并使用球磨磨至均匀粉末；
5、(2)将步骤(1)的造纸污泥粉末在氮气气氛下炭化，得到多孔污泥炭；
6、(3)将步骤(2)得到的多孔污泥炭、水玻璃、水均匀混合，混合物滴加到硅油中，搅拌形成均匀分布的造纸污泥球体，滴加完毕后过滤并乙醇洗涤，再经活化、还原、干燥，制备得到具有活性的造纸污泥基c-c/si-o-al互穿网络多孔球状复合材料。
7、步骤(2)中炭化的升温速率为1～20℃/min，目标温度为300～1000℃，保温时间为1～10h。
8、步骤(3)中多孔污泥炭、水玻璃、水按照质量比为1:1:1～1:10:1的比例进行混合。
9、步骤(3)中硅油温度为40～100℃，粘度为500～2000cs，搅拌速率为100～1200r/min；活化时按照造纸污泥球体和koh质量比为0.1～1:1的比例，将造纸污泥球体和koh混匀后在氮气气氛下以2～20℃/min的升温速率升温至200～900℃，煅烧1～5h，产物经洗涤、干燥得到活化的造纸污泥球体；还原是将活化的造纸污泥球体分散在超纯水中，滴加nabh4溶液，nabh4溶液浓度为8～12g/l，nabh4溶液中的nabh4为活化的造纸污泥球体质量的0.1～1.1倍，混合后搅拌反应1～30小时，搅拌速率为20～500r/min；干燥环境为真空干燥。
10、本专利技术还提供所述方法制备得到的造纸污泥基c-c/si-o-al互穿网络多孔球状复合材料作为催化剂对废水中的四环素进行光降解，在降解试验中，将5～50mg的造纸污泥基c-c/si-o-al互穿网络多孔球状复合材料分散在含有反应底物的水溶液中(5～100mg/l的盐酸四环素tc溶液)，ph值为3～11，光催化反应在石英反应器中进行，光源是一个氙气灯，辐照前，悬浮液在黑暗中磁搅拌，以建立吸附-解吸平衡，间歇性地从反应器中抽出等量悬浮液，使用有机系针头过滤器去除固体杂质，用高效液相色谱仪(hplc，waters 2695系列)对残留的tc浓度进行测定分析，其特征吸收峰为266nm处。
11、本专利技术相对于现有技术，具有如下优点及效果：
12、本专利技术提出了一种简单、清洁的方法用于制备造纸污泥基c-c/si-o-al互穿网络微球，并且得出了，金属造成的本征缺陷和降低的电子转移阻力是低成本征炭缺陷基造纸污泥微球去除复杂水体中难降解物质的本质原因，同时这种结构可以为光激发产生的电子提供传输通道，实现光生载流子的有效分离，在胶凝化过程中，一些光活性元素如fe同时参与骨架结构的形成，不利于电子产生，本专利技术通过碱活化使污泥表面缺陷位点增加以及fe物种充分暴露，提高其光活性。
13、本专利技术创造性地提出了一种新固废基催化剂的制备方法，首次采用造纸污泥炭固有的活性金属制备含缺陷的球状光催化剂，通过悬浮聚合、化学刻蚀和还原制备的具缺陷光造纸污泥基c-c/si-o-al互穿网络多孔球状复合材料，具有高的比表面积和均匀的介孔结构、粗糙的表面、宽的吸光范围、窄的禁带宽度，能够有效抑制光生电子和空穴的复合，且具有高的光电流和小的阻抗等优异光学性质，同时具有高的光催化活性，能够有效降解有机污染物。
14、本专利技术提供了一种造纸污泥基c-c/si-o-al互穿网络多孔球状复合材料的制备方法及其作为催化剂对四环素光催化降解的应用，可实现对有机污染物的有效去除，具有工艺简单、操作方便、成本低廉、易回收重复利用、性能稳定等优点，能够实现对有机污染物的快速降解，在有机污染物(如四环素)废水的实际处理中具有很好的应用前景。
15、本专利技术实现了“以废治废”，工艺操作简单，切实可行，过程绿色环保，且同时实现了废水的治理和四环素的高效降解，以造纸污泥炭作为合成c-c/si-o-al互穿网络微球前驱体，不仅能解决炭基材料在水体中的不稳定性，同时扩大反应扩散空间，为光催化降解反应提供场所。
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1.一种造纸污泥基C-C/Si-O-Al互穿网络多孔球状复合材料的制备方法，其特征在于，具体包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述制备方法，其特征在于，步骤(2)中炭化的升温速率为1～20℃/min，目标温度为300～1000℃，保温时间为1～10h。
3.根据权利要求1所述制备方法，其特征在于，步骤(3)中多孔污泥炭、水玻璃、水按照质量比为1:1:1～1:10:1的比例进行混合。
4.根据权利要求1所述制备方法，其特征在于，步骤(3)中硅油温度为40～100℃，粘度为500～2000cs，搅拌速率为100～1200r/min。
5.根据权利要求1所述制备方法，其特征在于，步骤(3)活化时按照造纸污泥球体和KOH质量比为0.1～1:1的比例，将造纸污泥球体和KOH混匀后在氮气气氛下以2～20℃/min的升温速率升温至200～900℃，煅烧1～5h，产物经洗涤、干燥得到活化的造纸污泥球体。
6.根据权利要求5所述制备方法，其特征在于，步骤(3)还原是将活化的造纸污泥球体分散在超纯水中，滴加NaBH4溶液，NaBH4溶液浓度
7.权利要求1所述方法制备得到的造纸污泥C-C/Si-O-Al互穿网络多孔球状复合材料作为催化剂对废水中的四环素进行光降解。
...【技术特征摘要】
1.一种造纸污泥基c-c/si-o-al互穿网络多孔球状复合材料的制备方法，其特征在于，具体包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述制备方法，其特征在于，步骤(2)中炭化的升温速率为1～20℃/min，目标温度为300～1000℃，保温时间为1～10h。
3.根据权利要求1所述制备方法，其特征在于，步骤(3)中多孔污泥炭、水玻璃、水按照质量比为1:1:1～1:10:1的比例进行混合。
4.根据权利要求1所述制备方法，其特征在于，步骤(3)中硅油温度为40～100℃，粘度为500～2000cs，搅拌速率为100～1200r/min。
5.根据权利要求1所述制备方法，其特征在于，步骤(3)活化...
【专利技术属性】
技术研发人员：何亮，刘艳飞，周华晶，雷鑫，梁胜，邓小永，杜文涛，任红艳，彭明艳，谢勋杰，杨新尉，
申请(专利权)人：昆明理工大学，
类型：发明
国别省市：
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