[发明专利]一种利用铈锰改性生物炭活化过硫酸盐降解四环素的方法

说明书

本发明公开了一种利用铈锰改性生物炭活化过硫酸盐降解四环素的方法，属于环境功能材料与生物质资源化利用领域。本发明将铈锰与生物炭进行复合，制备铈锰改性生物炭。本发明工艺简单，克服了现有技术中生物炭活化性能不好，金属氧化物易团聚的缺点，提供一种环境友好、稳定性好、分散性好、催化活性高的新型复合催化材料。制备原料具有来源稳定、成本低廉，能增强过硫酸盐降解四环素，同时为废物资源化利用提供了新途径。目前为止，铈锰改性生物炭活化过硫酸盐降解四环素的方法还没有被报道，这对于拓宽基于过硫酸盐的高级氧化工艺在环境污染物治理领域中的应用范围具有重要意义。

技术领域

本发明属于环境功能材料与生物质资源化利用领域，具体涉及一种利用铈锰改性生物炭活化过硫酸盐降解四环素的方法。

背景技术

近年来，全球各地的地表水和地下水中都有不同程度的抗生素污染。四环素作为一种常用的抗生素持续释放到环境中导致它们广泛存在于地表水，地下水，甚至饮用水中，它们具有较高的抑菌性，难以生物降解，传统的污水生物处理方法不能完全降解，对水体污染有极大危害。因此去除水环境中的四环素带来的污染刻不容缓。

目前，国内外已开发出多种方法以去除水中的四环素。已采用物理吸附，生物降解，电化学催化，等技术去除水中的四环素，但是能量的消耗和处理效率低限制了实际应用。近年来，基于过硫酸盐的高级氧化工艺由于其稳定性好，处理效率高、适用范围广、二次污染少等优点，可以实现污染物更高效的降解而被广泛研究。但是过硫酸盐氧化电位较低，在常温下反应速率较慢，因此需要利用活化剂进行活化来加速反应的进行。

将Mn掺杂到CeO₂的晶格中可以增加催化剂的氧空位，从而提高催化剂的活性，而且低价态的金属活性位点和氧空位都有利于PS的活化，因此，MnCeOx复合材料是有效活化PS的催化剂。金属催化剂的一个主要缺点是容易聚集，将活性金属成分负载到载体上可以有效解决这个问题。由于生物炭具有较高的比表面积，多孔结构，丰富的含氧官能团，价格低廉和生态友好性，成为金属氧化物载体的最佳选择。随着人们对茶叶的需求增高，在茶叶生产、加工、消费过程中会产生大量茶废，急需找到方法处理茶废。并且茶废富含丰富的茶多酚，是生物炭丰富的含氧官能团来源。而目前为止，铈锰改性生物炭活化过硫酸盐降解四环素的方法还没有被报道，这对于拓宽基于过硫酸盐的高级氧化工艺在环境污染物治理领域中的应用范围具有重要意义。

发明内容

针对现有技术的不足，本发明目的是解决已有处理抗生素废水的方法成本高和去除率低的问题，提供一种铈锰改性生物炭活化过硫酸盐降解四环素的方法，该方法操作简单，实现了废物资源化的同时增强了水中四环素的去除能力。

为了实现上述目的，本发明采用了以下的技术方案：

一种利用铈锰改性生物炭活化过硫酸盐降解四环素的方法，包括以下步骤。

S1.一种铈锰改性生物炭的制备方法为：

1)将生物质用去离子水洗涤，在60～100℃的烘箱中干燥6～12h，将其剪成直径1～2mm碎片，研磨并过50～200目筛后得到生物质粉末。

2)制备铈盐和锰盐的混合溶液A:将摩尔比为5:2:3的铈盐、KMnO₄和MnCl₂·4H₂O投加到去离子水中溶解得到混合溶液A。

3)制备生物质和铈锰的混合溶液B：将步骤1)中所述生物质粉末投加到混合溶液A中搅拌0.5～2h得到混合溶液B。

4)制备氢氧化钠溶液C:称取氢氧化钠溶解到去离子水中制备氢氧化钠溶液C。

5)将氢氧化钠溶液C逐滴滴加到混合溶液B中并搅拌，直至pH达到9～11，静置2～6h，获得悬浊液。