[发明专利]氧化钴沉积碱改性污泥生物炭催化剂的制备方法及应用

说明书

本公开了一种氧化钴沉积碱改性污泥生物炭催化剂的制备方法及应用，其中，氧化钴沉积碱改性污泥生物炭催化剂的制备方法包括：S1、对污泥进行第一热解处理，得到第一生物炭；S2、将第一生物炭与碱金属氢氧化物混合，对混合后的生物炭进行第一煅烧处理，然后进行酸洗和水洗，并干燥，得到第二生物炭；S3、将第二生物炭分散在石英衬底上，用惰性气体作为载气，将钴源以脉冲模式沉积在第二生物炭上，得到钴源负载的生物炭；S4、以脉冲模式供应臭氧，使其与钴源发生反应生成氧化钴，得到氧化钴沉积的生物炭前驱体；S5、将氧化钴沉积的生物炭前驱体进行第二煅烧处理，得到氧化钴沉积碱改性污泥生物炭的催化剂。

技术领域

本公开属于环境功能材料技术领域，尤其涉及一种氧化钴沉积碱改性污泥生物炭催化剂的制备方法及应用。

背景技术

近年来，抗生素滥用在全球范围内引起广泛关注。环境中的抗生素会诱导产生抗性基因和抗性菌、抑制生物活动，从而危害人体健康、影响生态系统。为了保护水环境，有必要将抗生素安全处置。过硫酸盐高级氧化技术通过产生具有高氧化还原电位的硫酸根自由基和羟基自由基等活性氧化剂，或通过非自由基氧化途径能够快速、高效降解抗生素污染物。

生物炭是一种多孔、稳定的固体材料。工业污泥含有大量的有机物，可以用于制备生物炭。工业污泥生物炭具有多孔结构、比表面积大和离子交换能力强的优势。工业污泥生物炭的制备与应用可实现污泥的资源转化，具有较好的经济效益和社会效益。然而，目前污泥生物炭活化过硫酸盐处理抗生素体系存在着污泥生物炭表面金属活性位点密度低、活性位点分布不均匀的问题，限制了其实际应用进程。

发明内容

针对上述存在的技术问题，本公开提供了一种氧化钴沉积碱改性污泥生物炭催化剂的制备方法及应用，以期至少部分地解决上述技术问题。

为了解决上述技术问题，作为本公开的一个方面，提供了一种氧化钴沉积碱改性污泥生物炭催化剂的制备方法，包括：

S1、对污泥进行第一热解处理，得到第一生物炭；

S2、将第一生物炭与碱金属氢氧化物混合，对混合后的生物炭进行第一煅烧处理，然后进行酸洗和水洗，并干燥，得到第二生物炭；

S3、将第二生物炭分散在石英衬底上，用惰性气体作为载气，将钴源以脉冲模式沉积在第二生物炭上，得到钴源负载的生物炭；

S4、以脉冲模式供应臭氧，使其与钴源发生反应生成氧化钴，得到氧化钴沉积碱改性生物炭前驱体；

S5、将氧化钴沉积碱改性生物炭前驱体进行第二煅烧处理，得到氧化钴沉积碱改性污泥生物炭的催化剂。

在其中一个实施例中，在步骤S3中，上述将钴源以脉冲模式沉积在第二生物炭上，包括：

钴源的脉冲模式为：钴源的脉冲时间t₁→暴露等待时间t₂→吹扫时间t₃；

其中，上述钴源的脉冲时间t₁为0.1-1s；

上述暴露等待时间t₂为5-10s；

上述吹扫时间t₃为10-20s。

在其中一个实施例中，在步骤S4中，上述以脉冲模式供应臭氧，使其与上述钴源发生反应生成氧化钴，包括：

臭氧的脉冲模式为：臭氧的脉冲时间t₄→暴露等待时间t₅→吹扫时间t₆；

其中，上述臭氧的脉冲时间t₄为1-5s；

上述暴露等待时间t₅为5-10s；