【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于污水处理领域，具体涉及一种分级多孔碳催化剂的制备及其在污泥滤液处理中的应用。
技术介绍
1、污水处理厂在污水处理过程中产生大量的污泥，随着城市生活污水和工业废水排放量的不断增加，污泥的产量也随之提升。污泥的典型处理过程是浓缩、消化、脱水及处置。在污泥脱水处理过程中会产生含有大量污染物以及残留的脱水絮凝剂等物质。通常污泥滤液的处理工艺是回流至污水处理系统前端，会对污水处理厂运行负荷造成影响且存在能耗消耗大，絮凝剂用量大等缺陷。
2、电驱动催化湿式空气氧化(cwao)是以空气中的氧气为氧化剂，在常温常压下利用正电场驱动溶液中的氧分子和有机污染物在催化剂表面发生氧化还原反应的一种新型高级氧化技术。由于电驱动cwao的反应过程遵循非自由基路径，因此该技术的关键是催化剂材料的结构组成和形貌进行控制。多孔碳材料的空隙结构可分为微孔、介孔和大孔。微孔或较小的介孔结构具有高比表面积的特性，催化活性位点均匀分散，可充分发挥碳催化剂孔道的限域效应和有机官能团的活化作用，而较大的介孔或大孔结构则有利于反应物的高效传质或提供充足的储存空间。mof材料独特的结构组成且易于调控，常常被用于制备多孔碳材料的牺牲模板剂，通过与具有大孔结构的骨架碳基底复合，可以制备多尺度的三维多孔碳用于电驱动cwao反应的催化剂。
技术实现思路
1、本专利技术提供了一种分级多孔碳催化剂的制备及其在污泥滤液处理中的应用。常温常压三电极体系中，以本专利技术制备的分级多孔碳作为阳极，弱电场作用下催化活化水溶液中
2、本专利技术分级多孔碳催化剂的制备方法，首先将硝酸锌与2-甲基咪唑分别溶解在有机溶剂中，混合后在一定条件下通过自组装生成mof，将经多次离心、洗涤并干燥后得到的mof粉末负载于预处理后的石墨毡表面，在氮气气氛下高温热处理得到分级多孔碳催化剂。
3、所述有机溶剂选自甲醇、乙醇或n,n-二甲基甲酰胺中的一种。
4、将硝酸锌与2-甲基咪唑分别溶解在有机溶剂中，得到硝酸锌溶液的浓度为0.3mol·l-1，2-甲基咪唑的浓度为0.3mol·l-1。
5、进一步，硝酸锌和2-甲基咪唑的摩尔比为1:4～12。
6、自组装过程控制温度为25～140℃，时间为12～36h。
7、洗涤所用溶剂为甲醇、乙醇或两种的混合物。
8、所述干燥条件为0.1mpa下60℃干燥12h。
9、石墨毡的预处理过程：将裁剪后的聚丙烯腈基石墨毡浸没在n,n-二甲基甲酰胺溶液中，60℃下预处理24h，取出烘干备用。
10、mof粉末的负载过程：按石墨毡与mof质量比2:1的比例将石墨毡浸渍于mof的甲醇分散液中，溶剂挥发后得到负载mof粉末的石墨毡。
11、所述高温热处理的温度为910～1100℃，热处理时间为0.5～2h。
12、本专利技术分级多孔碳催化剂在污泥滤液处理中的应用，是以所述分级多孔碳作为阳极，通过电驱动cwao降解有机污染物。
13、具体是在常温常压三电极体系中，以所述分级多孔碳作为阳极，弱电场作用下催化活化水溶液中的氧分子对污泥滤液中的有机物进行氧化，可使污泥滤液cod的去除率在2h内达到82.8％。
14、催化氧化过程中，外电压为+1.0v(vs sce)，水溶液中以0.2l·min-1的流速曝入空气以提供氧气。
15、所述污泥滤液来自98％市政污泥经板框压滤脱水后的污泥滤液，其cod含量为64mg·l-1，溶液ph值为6.8。
16、与已有技术相比，本专利技术的有益效果体现在：
17、1、本专利技术制备分级多孔碳催化剂的过程中，zn离子在热处理过程中促进了mof前驱体的石墨化进程，有利于在碳表面形成π共轭双键结构，进而催化活化氧气发生氧化反应。
18、2、本专利技术制备分级多孔碳催化剂的过程中，通过mof的粒径控制和金属zn在高温蒸发过程中的造孔作用，有效增加了催化剂材料的微孔结构，有利于催化活性位点均匀分散，充分发挥碳催化剂孔道的限域效应，而石墨毡的大孔结构则有利于反应物的高效传质，进而提高了有机物的降解效率。
19、3、本专利技术制备的分级多孔碳催化剂在电驱动cwao降解有机污染物过程中存在自由基和非自由基两种途径协同作用，有效提高了对有机污染物降解的效率。
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1.一种分级多孔碳催化剂的制备方法，其特征在于：
2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于：
3.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于：
4.根据权利要求3所述的制备方法，其特征在于：
5.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于：
6.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于：
7.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于：
8.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于：
9.根据权利要求1-8中任一项制备方法制备得到的分级多孔碳催化剂在污泥滤液处理中的应用，其特征在于：以所述分级多孔碳作为阳极，通过电驱动催化湿式空气氧化降解有机污染物。
10.根据权利要求9所述的应用，其特征在于：
【技术特征摘要】
1.一种分级多孔碳催化剂的制备方法，其特征在于：
2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于：
3.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于：
4.根据权利要求3所述的制备方法，其特征在于：
5.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于：
6.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于：
【专利技术属性】
技术研发人员：孙敏，潘逸潇，张佳颖，翟林峰，
申请(专利权)人：合肥工业大学，
类型：发明
国别省市：
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