[发明专利]强化类芬顿反应去除效率的活性氧炭及制备和使用方法

说明书

本发明涉及一种强化类芬顿反应去除效率的活性氧炭及制备和使用方法，活性氧炭包括生物炭、过氧化物和硅酸盐，所述的生物炭、过氧化物和以SiO₂计的硅酸盐的质量比为1:(0.5～5):(0.01～0.1)；过氧化物为过氧化钙或过氧化镁，硅酸盐为硅酸钠、硅酸镁或硅酸钙，制备方法是在生物炭和氢氧化物的悬浊液中，加入硅酸盐和双氧水搅拌反应后，经分离、洗涤、干燥而获得；使用中，通过混合活性氧炭与铁盐、螯合剂构成类芬顿氧化反应体系，去除土壤、底泥和水中的难降解有机污染物。与现有技术相比，本发明工艺操作简单，反应条件温和，适用范围广，去除效率高，可广泛应用于有机污染土壤、水体的修复以及废水处理。

技术领域

本发明属于环境保护领域，涉及一种去除难降解有机污染物的环境功能材料，尤其是涉及一种强化类芬顿反应去除效率的活性氧炭及制备和使用方法。

背景技术

难降解有机污染物，包括传统的持久性有机污染物如DDT、多环芳烃等，以及新生污染物如抗生素、阻燃剂、全氟化合物等，在环境中广泛存在且对生态环境和人类健康产生严重威胁。化学氧化是一种常用且有效的有机污染控制手段，其中基于双氧水的芬顿、类芬顿氧化技术被广泛使用。然而，在天然水体和土壤环境中的应用实践发现存在下面几个问题：(1)双氧水在运输和存储中存在爆炸风险；(2)双氧水在使用中，活性氧容易快速转化为氧气而损耗，导致氧化剂的利用效率非常低；(3)在芬顿氧化反应中，由于三价铁还原较慢，导致去除效率较低。因此开发用于环境修复的具有活性氧、便于运输和使用的高效功能材料具有重要意义。

固体过氧化物，例如过氧化钙或过氧尿素等在降解有机污染物、固定重金属和去除营养物质的环境修复中有许多应用。研究表明，金属过氧化物如过氧化钙、过氧化镁等在类芬顿反应中能够释放超氧自由基、促进三价铁离子的循环，提高类芬顿氧化的效果。然而超氧自由基的反应活性较弱，并快速歧化为氧气，对芬顿氧化反应的贡献较低，且生成超氧自由基又将降低双氧水的利用效率。

基于过氧化钙的类芬顿技术用于土壤修复和底泥处理相关的现有技术：

中国专利CN112110625A，一种用于去除污染底泥难降解有机物的过氧化钙类芬顿强化技术。

近年来在联合使用过氧化钙与生物炭降解有机污染物方面已有一些报道，相关现有技术：

中国专利CN112110625A，一种过氧化钙-生物炭修复农用土壤的方法；

中国专利CN110527515A，一种石油烃污染土壤修复剂及其制备与使用方法；

中国专利CN109158084A，金属过氧化物改性生物炭除磷材料及其制备方法和应用。

发明内容

本发明申请人对现有技术进行深入研究后发现：

中国专利CN112110625A公开的一种用于去除污染底泥难降解有机物的过氧化钙类芬顿强化技术，通过向底泥投加过氧化钙、二价铁和有机螯合剂等组合药剂进行类芬顿反应降解有机污染物。直接使用金属过氧化物时，存在碱度高、活性氧利用效率低等问题。

中国专利CN108393346A公开的一种过氧化钙-生物炭修复农用土壤的方法，其技术特点是采用生物炭填料置于待修复土壤，而过氧化钙淋滤液淋洗土壤，属于两种材料的联合使用。但是没有考虑对活化双氧水的类芬顿反应，因而淋洗液的氧化能力非常有限。

中国专利CN110527515A公开的一种石油烃污染土壤修复剂，其中包括了生物炭、海泡石、粉煤灰、过氧化钙微胶囊等，其中综合了化学氧化和微生物强化作用，同样没有涉及活化双氧水的类芬顿反应技术。

中国专利CN109158084A公开的一种生物炭负载过氧化钙的除磷材料，用于去除水中的磷，主要利用碳和钙的吸附与沉淀作用，没有考虑对释放双氧水的活化和降解有机污染物的问题。