【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及一种具有类芬顿氧化功能的蓝藻基生物炭的制备方法和应用。
技术介绍
1、当前我国太湖、巢湖、滇池等大型淡水湖，蓝藻水华频发，严重影响区域水环境和水安全【environ.sci.technol.2013,47,11,5771-5777】。目前，蓝藻的处理方式以打捞为主，但藻水分离之后产生的蓝藻泥，如未经任何处理堆积，因含水率高易腐烂发出恶臭，同时释放藻毒素、氮磷等污染物易造成二次污染，因此，藻类无害化处理和资源化利用迫在眉睫【algal res.2022,64,102670】。
2、水体中的染料等污染物不仅对环境造成危害，也严重影响人体健康。类芬顿(fenton)反应凭借强氧化性可高效降解水体中的有机污染物【appl.catal.b:environ.2015,166-167,241-250】，然而，含铁的固相催化剂存在铁离子浸出、稳定性差等问题。多孔炭材料不仅具有高比表面积，还是良好的金属催化剂载体，可有效解决上述问题。
3、cn 115196739 a提供了一种提高染料废水中亚甲基蓝催化降解率的方法，以改性氮自掺杂蓝藻生物炭催化剂为染料废水中亚甲基蓝的降解催化剂以提高亚甲基蓝降解率，催化剂中来自蓝藻生物炭本身的自掺杂氮元素为降解配体，添加过氧化氢，形成金属-配体-过氧化氢(fecu-n元素-h2o2)体系；其改性氮自掺杂蓝藻生物炭催化剂以昆明滇池蓝藻为原料，利用硫酸亚铁、氯化铜、聚乙二醇对蓝藻生物炭进行改性处理得到纳米cu-fe双金属功能氮自掺杂生物炭。该体系对亚甲基蓝的降解去除率达到99％以
4、cn 113231030 a公开了一种磁性蓝藻生物炭及其制备方法和应用，将蓝藻进行冷冻干燥、研磨过筛处理，得到蓝藻生物质；将fe2o3与蓝藻生物质混合，置于烘箱中干燥处理，得到中间产物；将中间产物置于管式炉内，于惰性气氛保护下进行碳化，冷却至室温后研磨过筛，得到磁性蓝藻生物炭。将该磁性蓝藻生物炭用于亚甲基蓝降解，降解1h后亚甲基蓝的降解效率只有92.4％。
技术实现思路
1、本专利技术的第一个目的是提供一种具有类芬顿氧化功能的蓝藻基生物炭的制备方法，该制备方法工艺简单，通过使用铁剂絮凝剂，经一步热解和活化高效地获得具有类芬顿氧化功能的蓝藻基生物炭。
2、本专利技术的第二个目的提供制备的蓝藻基生物炭在染料废水处理中的应用。
3、为实现上述专利技术目的，本专利技术采用的技术方案是：
4、第一方面，本专利技术提供了一种具有类芬顿氧化功能的蓝藻基生物炭的制备方法，包括如下步骤：
5、(1)蓝藻粉末的制备：选用含铁絮凝剂，将含铁絮凝剂加入到含蓝藻的天然湖水中，使含铁絮凝剂浓度为0.02～1g/l，充分搅拌之后静置沉降，再过滤得到絮凝蓝藻泥，将得到的絮凝蓝藻泥干燥、粉碎、过筛得到蓝藻粉末；
6、(2)蓝藻基生物炭的制备：将步骤(1)得到的蓝藻粉末置于管式炉中进行热解处理，热解处理条件为：在氮气氛围下，升温速率为2.5～30℃/min，热解温度为300～600℃，恒温热解时间为5～240min，得到预制炭；随后将预制炭浸渍在活化剂溶液中，所述活化剂为氢氧化钾，所述预制炭与活化剂的质量比为1:0.5～1:3，充分浸渍后烘干，再将其置于管式炉中进行活化处理，活化处理条件为：在氮气氛围下，升温速率为2.5～30℃/min，活化温度为650～900℃，恒温活化时间为5～360min，最后降温至150～250℃，空气气氛下热处理0.5～4h得到具有类芬顿氧化功能的蓝藻基生物炭材料；
7、所述含铁絮凝剂选自聚合氯化铁、高铁酸钾、硫酸亚铁、聚合硫酸铁、聚合氯化铝铁、聚磷硫酸铁中的至少一种。
8、作为优选，步骤(1)中，所述絮凝剂浓度为0.05～0.8g/l，更优选0.2～0.8g/l。
9、作为优选，步骤(2)中，热解温度为300～450℃，更优选400℃。
10、作为优选，步骤(2)中，热解升温速率为5～25℃/min，更优选10～25℃/min。
11、作为优选，步骤(2)中，恒温热解时间为60～160min，更优选60～80min。
12、作为进一步的优选，步骤(2)中，热解升温速率为10～25℃/min，热解温度为400℃，恒温热解时间为60～80min。
13、作为优选，步骤(2)中，所述预制炭与活化剂的质量比为1:0.75～1:2，进一步优选1:1.2～2。
14、作为优选，步骤(2)中，活化温度为750～850℃，更优选800～850℃，最优选800℃。
15、作为优选，步骤(2)中，活化升温速率为5～25℃/min，更优选10～25℃/min。
16、作为优选，步骤(2)中，恒温活化时间为60～180min，更优选120～180min。
17、作为进一步的优选，步骤(2)中，活化温度为800℃，活化升温速率为10～25℃/min，恒温活化时间为120min。
18、作为优选，步骤(2)中，空气气氛下热处理时间为1～3h，更优选1.5～2.5h。
19、经专利技术人深入研究发现，未添加铁基絮凝剂的蓝藻生物炭仅有吸附功能，不具有催化降解的功能。而本专利技术制得的蓝藻生物炭兼具催化降解和吸附功能。在制备过程中，絮凝剂的类型、预制炭和活化条件对蓝藻基生物炭的结构和性能产生明显影响。活化时，koh扩孔效果最为显著，蓝藻基生物炭与活化剂的质量比从1:2提升至1:4时，所得到的生物炭比表面积明显降低，孔径分布更宽且在大尺寸孔径占比提高，过量碱活化剂导致过度活化，烧穿了已形成的微孔孔壁，严重破坏了生物炭的微孔结构，产生了较多的中大孔，导致比表面积的下降。过高的活化温度也会大致孔结构的破坏，降低蓝藻基生物炭的比表面积。本专利技术中，以聚合氯化铁作为铁基絮凝剂制备的蓝藻基生物炭具有最优的催化活性。
20、本专利技术制得的具有类芬顿氧化功能的蓝藻基生物炭，可用于有效降解水体中的染料污染物。
21、第二方面，本专利技术提供了所述蓝藻基生物炭在染料废水处理中的应用，所述染料废水处理是在双氧水存在下进行。
22、在本专利技术的具体实施方式中，所述的染料为亚甲基蓝。
23、与现有技术相比，本专利技术的有益效果主要体现在：
24、(1)本专利技术制备工艺简单，通过使用含铁絮凝剂，经一步热解和活化高效地获得具有类芬顿氧化功能的蓝藻基生物炭，其中，含铁絮凝剂具有多重功能：1)作为絮凝剂实现蓝藻的深度脱水；2)作为铁基类芬顿催化剂的前驱体，在热解过程中形成类芬顿催化剂，并与蓝藻的氮元素在热解中实现原位掺杂，提高类芬顿体系的催化效率和稳定性；3)制备过程缩减了铁盐溶液浸泡以及二次热处理的操作步骤，提高了类芬顿氧化功能的蓝藻基生物炭的比表面积。
25、(2)本专利技术所本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种具有类芬顿氧化功能的蓝藻基生物炭的制备方法，其特征在于：所述制备方法包括如下步骤：
2.如权利要求1所述的制备方法，其特征在于：步骤(1)中，所述含铁絮凝剂浓度为0.05～0.8g/L，优选0.2～0.8g/L。
3.如权利要求1所述的制备方法，其特征在于：步骤(2)中，热解温度为300～450℃，热解升温速率为5～25℃/min，恒温热解时间为60～160min。
4.如权利要求1所述的制备方法，其特征在于：步骤(2)中，热解升温速率为10～25℃/min，热解温度为400℃，恒温热解时间为60～80min。
5.如权利要求1所述的制备方法，其特征在于：步骤(2)中，所述预制炭与活化剂的质量比为1:0.75～1:2，优选1:1.2～2。
6.如权利要求1所述的制备方法，其特征在于：步骤(2)中，活化温度为750～850℃，优选800～850℃，最优选800℃；活化升温速率为5～25℃/min，优选10～25℃/min；恒温活化时间为60～180min。
7.如权利要求1所述的制备方法，其特征在于：步
8.如权利要求1所述的制备方法，其特征在于：步骤(2)中，空气气氛下热处理时间为1～3h，更优选1.5～2.5h。
9.根据权利要求1-8之一所述制备方法制得的蓝藻基生物炭在染料废水处理中的应用，所述染料废水处理是在双氧水存在下进行。
10.如权利要求9所述的应用，其特征在于：所述的染料为亚甲基蓝。
...【技术特征摘要】
1.一种具有类芬顿氧化功能的蓝藻基生物炭的制备方法，其特征在于：所述制备方法包括如下步骤：
2.如权利要求1所述的制备方法，其特征在于：步骤(1)中，所述含铁絮凝剂浓度为0.05～0.8g/l，优选0.2～0.8g/l。
3.如权利要求1所述的制备方法，其特征在于：步骤(2)中，热解温度为300～450℃，热解升温速率为5～25℃/min，恒温热解时间为60～160min。
4.如权利要求1所述的制备方法，其特征在于：步骤(2)中，热解升温速率为10～25℃/min，热解温度为400℃，恒温热解时间为60～80min。
5.如权利要求1所述的制备方法，其特征在于：步骤(2)中，所述预制炭与活化剂的质量比为1:0.75～1:2，优选1:1.2～2。
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