[发明专利]一种新型水体沉积物的催化剂制备方法、应用及建模方法

说明书

本发明提供一种新型水体沉积物的催化剂制备方法、应用及建模方法，包括从河流采集沉积物样品，对沉积物样品进行处理，步骤1.自然风干2周；步骤2.挑选出树枝、杂草的杂质，冷冻干燥48h，贴标签、备用；步骤3.取一定量沉积物样品于3mL坩埚放置于管式炉中，在空气气氛中以10℃/min升温速率升温至700±50℃，恒温煅烧2h，制得活化PMS降解污染物的催化剂；步骤4.将制得的活化PMS降解污染物的催化剂与过硫酸钾对有机物进行降解。本发明提出了通过简单处理水体污染沉积物即可用作一种类芬顿催化剂活化过硫酸钾降解有机物的方法，同时采用常规回归方式，对42个沉积物样品进行训练，选出最佳回归模型建模，以此通过降解率预测沉积物的总碳和有机质含量的方法。

技术领域

本发明属于环保技术领域，尤其涉及一种新型水体沉积物的催化剂制备方法、应用及建模方法。

背景技术

近年来，由于人类活动和社会经济的快速发展，大量的外源污染物进入河流和湖泊，并沉积于湖底中，导致许多河流和湖泊受到严重的污染，沉积物成为污染物的源和汇，因此开展河流和湖泊沉积物污染控制显得尤为重要，而沉积物中含有大量的资源，随着河道水体环境治理和疏浚工程的大规模开展，河道底泥产生量逐年增加且数量庞大，开展河道底泥资源化利用具有很重要的社会与经济意义。

目前对于沉积物资源化利用的方式有多种。一是将疏浚的沉积物焚烧发电，将热能转换为电能。二是用作建筑材料，将沉积物经过热处理作为生产原材料，生产出了符合国家各项标准的建筑材料。除此之外，还将其作为普通混凝土骨料使用以及制为渣碎石，砌块砖，路面砖等。三是利用沉积物中大量的硅酸盐材料制备陶粒。将其进行干燥、粉碎、筛分、造粒成型等工艺，制备出力学性能好、轻质高强的陶粒。四是利用河道疏浚沉淀物为原材料合成含有多孔结构、更多活性位点的沸石作为吸附剂去除水中的重金属。五是利用疏浚沉积物对其改性制备催化剂研究者主要是利用沉积物中铁等金属元素作为催化剂反应位点，用于大气环境中硫化物的处理。

近年来，一些难降解的新兴污染物受到了研究者的广泛关注，其中四环素类抗生素就是一种典型的新兴污染物之一。抗生素的出现对于疾病的预防和治疗有着不可或缺的作用，然而抗生素的不合理使用会导致其在水环境和土壤中残留。累积在水生生态系统中的四环素类抗生素最终将会通过食物链进入人体，对人类健康和环境都具有潜在的危害。为了减少抗生素对人体以及环境的危害，除了减少使用量外，更需寻求一种能有效去除抗生素的方法。

目前处理抗生素的方法主要包括有常规处理法(混凝，沉淀，消毒灯)，吸附法(活性炭)，膜分离法，化学氧化法等。其中化学氧化法以其高效，低成本等特点备受关注。与普通化学氧化相比，基于^-OH和SO₄^2-的高级氧化技术是近年来发展起来的用于降解新型有机污染物的新兴技术，它主要是通过催化活化过硫酸盐来产生具有极高活性的^-OH和SO₄^2-来对有机污染物进行降解。目前，已有研究者在常规Fenton试剂法的基础上，制备高效催化剂催化过氧化氢或过硫酸盐的分解，提高自由基的生成量和生成速率，提高畜禽废水中抗生素的处理效率和出水水质。

目前，研究者已经初步探索出多种沉积物资源化利用方法，如沉积物焚烧发电，虽然可以实现固体废弃物的资源化，但是需要大量的助燃剂，对温度控制要求高，可能导致大气污染；二是研究人员将沉积物烧结产物用做建筑材料的制备，体现了一定的经济价值，但是存在工艺复杂，耗能高等缺陷，对于沉积物中大量存在的有机质没有得到有效利用。三是制备陶粒，但是沉积物中可利用的硅酸盐成分低，并且有生产过程中对设备要求较高等缺陷，进一步限制其在工业上的应用。四是对其改性制备沸石等吸附剂，但是目前改性的工艺较为复杂，成本高，吸附效果不明显。