【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于水体污染物去除，具体的涉及一种水体微塑料高效去除及绿色催化降解方法。
技术介绍
1、2022年，我国水污染治理行业达万亿规模，其中农村水处理为3206.5亿元。值得注意的是，微塑料(2004年thompson首次在《科学》杂志上提出，为粒径小于5mm的塑料纤维、颗粒或者薄膜)进入水体环境后，其较强的疏水性和大比表面积，可强烈吸附其它污染物，影响水体环境中污染物迁移、转化和生物利用度，被联合国环境规划署列入全球性新污染物。因此，如何高效去除/降解水体微塑料对于农业水污染防治意义重大。
2、水体环境中的微塑料可以通过吸附法、混凝法、过滤法、微生物降解法和高级氧化工艺等去除。其中，吸附法因其成本低、操作简单安全、环境友好度高、可再生利用，被认为是高效去除水体微塑料的可行方法之一，其关键是在吸附剂驱动下进行；用于去除微塑料的吸附剂主要包括生物炭、活性炭和金属有机骨架材料，其中，生物炭具有发达孔隙结构、丰富表面化学性质且自发解吸率较低等特性，并可通过酸碱活化、涂层、浸渍等进一步调控生物炭品质。近年来，磁性生物炭可以通过磁分离从水溶液中轻松快速地去除，这为解决处理后生物炭的后续分离问题提供了有效的策略。因此，吸附材料的快速分离是其循环再生利用的前提。
3、此外，微塑料绿色降解和吸附材料回收是新型污染物防治的关键环节，目前对吸附剂的回收是通过用乙醇或水冲洗微塑料解吸来完成的，微塑料有可能被带回至环境中造成二次污染。基于此，光催化降解、生物降解、热降解等方法广泛应用于微塑料降解，其中热降解由于降解效率高、工
技术实现思路
1、本专利技术的目的是：提供一种水体微塑料高效去除及绿色催化降解方法。该方法实现了微塑料的高效去除/降解以及吸附材料的循环再生利用。
2、本专利技术所述的水体微塑料高效去除及绿色催化降解方法，由以下步骤组成：
3、(1)以六水合氯化铁和木质素为原料制备改性木质素，然后将改性木质素进行高温热解，最后冷却至室温进行洗涤，制备得到木质素碳基磁性吸附材料；
4、(2)将步骤(1)制备得到的木质素碳基磁性吸附材料添加到含有微塑料的污染水体中进行吸附反应；
5、(3)于惰性气氛下，将吸附微塑料的木质素碳基磁性吸附材料置于固定床热解反应器中进行热降解，实现微塑料的原位催化降解回收和木质素碳基磁性吸附材料的再生。
6、其中：
7、步骤(1)中所述木质素衍自于制浆工程或沼气工程的工业废渣。
8、步骤(1)中所述改性木质素的制备是将六水合氯化铁与木质素的混合物置于去离子水中超声处理20-40min然后静置12h，最后将得到的产物放入烘箱中于100-105℃干燥24h；其中，六水合氯化铁与木质素的质量比为3-0.33:1。
9、步骤(1)中所述高温热解是在管式炉中以10℃/min的升温速率从室温升温至750-950℃热解1-3h。
10、步骤(1)中所述洗涤是分别采用乙醇和去离子水洗涤3次。
11、步骤(2)中所述微塑料为聚苯乙烯(ps)、聚乙烯(pe)、聚丙烯(pp)、聚氯乙烯(pvc)或聚对苯二甲酸乙二酯(pet)中的一种。
12、步骤(2)中所述木质素碳基磁性吸附材料在含有微塑料的污染水体中的添加量为1-5g/l，吸附反应温度为15-40℃，吸附反应时间为12-13h，控制含有微塑料的污染水体的ph值为6.2-6.8。
13、步骤(2)中污染水体中微塑料的含量为10-60mg/l。
14、步骤(3)中所述惰性气氛为氮气或氩气中的一种，氮气或者氩气的流速为150～200ml/min；热降解温度为450～600℃，热降解时间为20～40min。
15、本专利技术与现有技术相比，具有以下有益效果：
16、(1)本专利技术所述的水体微塑料高效去除及绿色催化降解方法，首先采用超声共混的负载手段改性木质素原料，并通过热解炭化-原位赋磁工艺，获得木质素碳基磁性吸附材料；然后利用吸附法去除水体中不同类型的微塑料，获得木质素碳基磁性吸附材料在复杂环境参数效应下的吸附容量；最后将吸附微塑料的木质素碳基磁性吸附材料置于热解反应器中，实现微塑料的原位催化降解回收和木质素碳基磁性吸附材料的再生；其整个工艺方法参数易于控制，操作简单，易于推广使用。
17、(2)本专利技术所述的水体微塑料高效去除及绿色催化降解方法，利用铁盐调控碳基吸附材料的孔隙结构及磁性品质，增强吸附驱动力，提升微塑料去除效能与吸附材料的分离特性，并利用生物炭催化特性实现微塑料原位催化热降解，可实现水体微塑料吸附-分离-热降解循环利用，在水环境治理领域具有广泛的应用前景。
18、(3)本专利技术所述的水体微塑料高效去除及绿色催化降解方法，通过耦合木质素碳基磁性吸附材料去除——微塑料原位催化热降解可实现微塑料新型污染物的同步去除/降解与木质素资源的高值利用，且木质素碳基磁性吸附材料制备工艺简单、成本低，从经济和环境的角度上都有较高的推广利用价值。
19、(4)本专利技术所述的水体微塑料高效去除及绿色催化降解方法，微塑料原位催化热降解过程中，生物炭扮演“原位催化剂”角色，可促进微塑料原位催化热降解，生成了高值烃类副产物，实现了微塑料的绿色热降解回用以及碳基吸附材料的再生。
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1.一种水体微塑料高效去除及绿色催化降解方法，其特征在于：由以下步骤组成：
2.根据权利要求1所述的水体微塑料高效去除及绿色催化降解方法，其特征在于：步骤(1)中所述木质素衍自于制浆工程或沼气工程的工业废渣。
3.根据权利要求1所述的水体微塑料高效去除及绿色催化降解方法，其特征在于：步骤(1)中所述改性木质素的制备是将六水合氯化铁与木质素的混合物置于去离子水中超声处理20-40min然后静置12h，最后将得到的产物放入烘箱中于100-105℃干燥24h；其中，六水合氯化铁与木质素的质量比为3-0.33:1。
4.根据权利要求1所述的水体微塑料高效去除及绿色催化降解方法，其特征在于：步骤(1)中所述高温热解是在管式炉中以10℃/min的升温速率从室温升温至750-950℃热解1-3h。
5.根据权利要求1所述的水体微塑料高效去除及绿色催化降解方法，其特征在于：步骤(1)中所述洗涤是分别采用乙醇和去离子水洗涤3次。
6.根据权利要求1所述的水体微塑料高效去除及绿色催化降解方法，其特征在于：步骤(2)中所述微塑料为聚苯乙烯、聚
7.根据权利要求1所述的水体微塑料高效去除及绿色催化降解方法，其特征在于：步骤(2)中所述木质素碳基磁性吸附材料在含有微塑料的污染水体中的添加量为1-5g/L，吸附反应温度为15-40℃，吸附反应时间为12-13h，控制含有微塑料的污染水体的pH值为6.2-6.8。
8.根据权利要求1所述的水体微塑料高效去除及绿色催化降解方法，其特征在于：步骤(2)中污染水体中微塑料的含量为10-60mg/L。
9.根据权利要求1所述的水体微塑料高效去除及绿色催化降解方法，其特征在于：步骤(3)中所述惰性气氛为氮气或氩气中的一种，氮气或者氩气的流速为150～200mL/min；热降解温度为450～600℃，热降解时间为20～40min。
...【技术特征摘要】
1.一种水体微塑料高效去除及绿色催化降解方法，其特征在于：由以下步骤组成：
2.根据权利要求1所述的水体微塑料高效去除及绿色催化降解方法，其特征在于：步骤(1)中所述木质素衍自于制浆工程或沼气工程的工业废渣。
3.根据权利要求1所述的水体微塑料高效去除及绿色催化降解方法，其特征在于：步骤(1)中所述改性木质素的制备是将六水合氯化铁与木质素的混合物置于去离子水中超声处理20-40min然后静置12h，最后将得到的产物放入烘箱中于100-105℃干燥24h；其中，六水合氯化铁与木质素的质量比为3-0.33:1。
4.根据权利要求1所述的水体微塑料高效去除及绿色催化降解方法，其特征在于：步骤(1)中所述高温热解是在管式炉中以10℃/min的升温速率从室温升温至750-950℃热解1-3h。
5.根据权利要求1所述的水体微塑料高效去除及绿色催化降解方法，其特征在于：步骤(1)中所述洗涤是分别采用乙醇和去离...
【专利技术属性】
技术研发人员：王绍庆，焦妍，李志合，易维明，付鹏，王芳，
申请(专利权)人：山东理工大学，
类型：发明
国别省市：
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