[发明专利]一种铁锰双金属改性污泥炭及其制备方法和应用

说明书

本发明公开了一种铁锰双金属改性污泥炭及其制备方法和应用，该制备方法步骤包括将烘干的污泥进行一次热解，过筛后得到污泥生物炭；按(5～4):1的质量比称取FeClsubgt;3/subgt;·6Hsubgt;2/subgt;O和KMnOsubgt;4/subgt;，溶于盐酸中，得到混合液A；将污泥生物炭与氨水迅速加入混合液A中，混合均匀后获得混合液B；调节混合液B的pH值至9.5～9.8，同时水浴加热直至溶液完全蒸发，经清洗烘干后得到前体；将前体进行二次热解，过筛后得到铁锰双金属改性污泥炭。本发明通过铁锰双金属修饰污泥生物炭，显著提高了生物炭的催化活性，在与高碘酸钠复配应用过程中，显著提升了该体系降解水体中有机污染物的能力，特别针对污染物质噻虫啉具有优异的降解效果。

技术领域

本发明涉及环境工程水处理技术领域，特别是一种铁锰双金属改性污泥炭及其制备方法和应用。

背景技术

目前新烟碱类农药是一类神经活性农药，其主要杀虫机制是作用于昆虫神经系统突触后膜的烟碱乙酰胆碱受体(简称nAChRs)及其周围的神经，使昆虫保持兴奋、麻痹而死亡。新烟碱杀虫剂作为一类高效、高选择性且有良好的环境相容性的一类新型杀虫剂，这些特性使得新烟碱类杀虫剂在过去的二十年里成为世界范围内倍受青睐的农药。随着使用范围的扩大，使用量的增加，一些问题凸显了出来。新烟碱类农药具有广谱性和高效性的特征，已成为世界上市场份额最高的一类杀虫剂。其中，噻虫啉是使用最广泛的新烟碱类杀虫剂之一，其较强的毒性和持久性对人类健康和生态环境构成潜在威胁，引起了研究者的广泛关注，研究其高效去除对维持生态安全和保护人体健康具有重要的意义。目前水体中噻虫啉的去除主要有吸附技术、膜分离技术和生物处理技术等，并取得一定的成效，然而以上方法都存在不足之处，或去除效果不佳、或操作不便，或对噻虫啉适应性不强等。因此寻找一种高效的去除此类污染物的方法是必要的。

近年来，基于氧化剂为高碘酸盐的新型高级氧化技术因其高效稳定、操作简便等特点逐渐引起了学者们的关注和研究。在此过程中，高碘酸盐所体现出的强氧化能力被科研人员所发掘，并且将其应用于降解水体中有机污染物。生物炭具有多孔结构和大比表面积为其高效的吸附性能奠定了基础，生物炭的芳香碳结构和其表面基团使其对不同极性的有机污染物具有广谱的吸附能力。但是生物炭吸附法虽能将水体中污染物吸附在生物炭载体上，但从根本上没有改变污染物的毒性，一旦对这些吸附生物炭处置不当，容易造成环境的二次污染，因此，亟需研发一种吸附去除同时能够降解有机污染物的吸附材料。

发明内容

本发明的目的在于，提供一种铁锰双金属改性污泥炭及其制备方法和应用，用于解决现有技术中水体中噻虫啉的去除效果不理想的问题。

为解决上述技术问题，本发明所提供的第一解决方案为：提供一种铁锰双金属改性污泥炭的制备方法，包括如下步骤：将烘干的污泥进行一次热解，过筛后得到污泥生物炭；按(4～6):1的质量比称取FeCl₃·6H₂O和KMnO₄，溶于盐酸溶液中，得到混合液A；将污泥生物炭与氨水迅速加入混合液A中，混合均匀后获得混合液B；调节混合液B的pH值至9.5～10.0，同时水浴加热直至溶液完全蒸发，经清洗烘干后得到前体；将前体进行二次热解，过筛后得到铁锰双金属改性污泥炭。

优选的，一次热解的具体步骤包括：将烘干的污泥置于通入氮气的管式炉中热解2～3h，热解温度为600℃，氮气流速为0.5L/min，升温速率为10℃/min。

优选的，一次热解所得产物磨碎过100目筛网，密封避光储存干燥器中备用。

优选的，混合液A中污泥生物炭、FeCl₃·6H₂O和KMnO₄的质量比为5:(8～12):2；盐酸溶液的pH为1.5。

优选的，氨水的质量分数为25％。

优选的，水浴蒸发的步骤包括：在90℃的水浴条件下，用磁力搅拌器进行搅拌加热。