[发明专利]一种活性炭基单原子铁催化剂对污染土壤氧化修复的方法

说明书

发明公开了一种活性炭基单原子铁催化剂对污染土壤氧化修复的方法。活性炭基单原子铁催化剂的制备方法包括：(1)将醋酸铁与1,10‑菲罗啉溶解在乙醇溶液中均匀混合，然后加入活性炭粉末加热搅拌，待加热搅拌过程中乙醇蒸干，得到干燥样品；(2)将上述干燥样品进行高温煅烧，然后进行酸洗烘干，得到活性炭基单原子铁材料。与现有技术相比，本发明制备出一种活性炭基单原子铁催化剂，基于该催化剂构建活性炭基单原子铁材料/过硫酸盐溶液对土壤多环芳烃催化氧化的新体系，实现多环芳烃污染场地的高效氧化修复，能够避免和克服现有高级氧化体系的一些局限性。

技术领域

发明涉及土壤污染修复技术领域，具体是一种活性炭基单原子铁催化剂对污染土壤氧化修复的方法，尤其涉及一种活性炭基单原子铁催化剂协同过硫酸盐氧化工业场地多环芳烃污染土壤的氧化修复方法。

背景技术

有机污染场地环境问题已成为我国土地再开发过程的障碍，严重制约区域经济发展，影响周边居民健康，是现阶段我国城市必须面对的重大社会、经济和生态环境问题。过硫酸盐氧化技术因过硫酸盐具有的高稳定性、高水溶性、无异味特点越来越成为国内有机污染场地修复的热门选项。在传统的过硫酸盐氧化技术中，Fe²⁺是最常用的活化过硫酸盐物质，但受限于多环芳烃在土壤中的分布形式和自由基的氧化机理，Fe²⁺活化仍不可避免的存在氧化剂消耗大、拖尾等问题。而催化剂的引入能有效改善过硫酸盐氧化土壤多环芳烃不足问题，但现有的金属氧化物、金属单质等催化剂存在能力不足的问题。近年来，大量研究关注比自由基氧化对氧化剂利用率高出一倍的非自由基氧化，而金属基碳材料催化剂活化过硫酸盐体系可以产生非自由基氧化，但尚鲜见将活化过硫酸盐非自由基氧化体系应用于有机污染土壤修复的研究。因此，针对现有非自由基氧化存在的一些不利因素，有待于探求高效的新型活化过硫酸盐氧化体系。

发明内容

发明要解决的技术问题就是克服以上的技术缺陷，提供一种新型、绿色、高效的活性炭基单原子铁催化剂对污染土壤氧化修复的方法。

为了解决上述问题，发明的技术方案为：一种活性炭基单原子铁催化剂的制备方法，该方法包括以下步骤：

(1)将醋酸铁与1,10-菲罗啉溶解在乙醇溶液中均匀混合，然后加入活性炭粉末加热搅拌，待加热搅拌过程中乙醇蒸干，得到干燥样品；

(2)将上述干燥样品进行高温煅烧，然后进行酸洗烘干，得到活性炭基单原子铁材料。

进一步，所述的醋酸铁、1,10-菲罗啉和活性炭三者的添加量的质量比为1：(3～4)：(25～50)。

进一步，所述的加热搅拌过程中，加热温度60～80℃，搅拌时间为4～12h。

进一步，所述的高温煅烧过程中，通入氮气进行保护，所述的氮气的通入流量为30～60mL/min。

进一步，所述的高温煅烧过程中：先以5～15℃/min的升温速率升温至500～800℃下煅烧1.5～2.5h。

发明与现有的技术相比的优点在于：(1)本发明针对化学氧化法修复土壤多环芳烃存在氧化效率低、氧化剂消耗大等问题，制备出一种活性炭基单原子铁催化剂，并基于该催化剂构建活性炭基单原子铁催化剂/过硫酸盐土壤多环芳烃催化氧化新体系，即先制备活性炭基单原子铁催化剂，然后将活性炭基单原子铁催化剂和过硫酸盐先后加入多环芳烃污染土壤中进行催化氧化反应，实现多环芳烃污染场地的高效氧化修复，也能够避免和克服现有高级氧化体系的一些局限性。

(2)采用活性炭基单原子铁材料为催化剂，单原子铁和活性炭的耦合易催化激发过硫酸盐产生羟基自由基和硫酸根自由基等强氧化剂，同时也可以产生单线态氧活性物种，使反应；以生物炭为载体，使催化剂具备优良的电子储存和转移能力，从而达到协同催化过硫酸盐氧化降解土壤多环芳烃的目的。

附图说明

图1为实施例1中制备得到的活性炭基单原子铁催化剂的SEM图。