本發(fā)明涉及水處理，具體而言，是一種生物炭負(fù)載的雙金屬mnfeo2異相類芬頓催化劑的制備方法。

背景技術(shù)：

1、高級(jí)催化氧化(fenton氧化及類fenton氧化)在常溫常壓下反應(yīng)，操作方便、氧化能力強(qiáng)，在有機(jī)廢水處理應(yīng)用方面前景廣闊。而目前的芬頓氧化技術(shù)中，芬頓催化劑在中性體系下無法使用，多次循環(huán)性能下降嚴(yán)重，且會(huì)產(chǎn)生大量含鐵污泥和廢水。故在高效異相催化劑的開發(fā)中，制備價(jià)廉易得、比表面積大和活性高的類芬頓催化劑材料在水處理領(lǐng)域具有重要的應(yīng)用價(jià)值。

2、某些過渡金屬由于具有兩種或兩種以上的化合價(jià)態(tài)，可與氧化劑例如h2o2、過硫酸鹽等反應(yīng)，并攻擊有機(jī)污染物的相應(yīng)化學(xué)鍵使其發(fā)生降解。目前常利用鐵、銅、錳，以及鎢、金、銀、鈀等作為該類異相類芬頓反應(yīng)催化劑，來處理許多的難降解物質(zhì)。然而，單金屬或金屬氧化物催化劑易團(tuán)聚，某些金屬本身所固有的機(jī)械強(qiáng)度低等缺點(diǎn)限制了其進(jìn)一步應(yīng)用。

3、我國(guó)是農(nóng)業(yè)大國(guó)，每年大量的農(nóng)作物秸稈因不易儲(chǔ)存、極易霉變和利用率較低被農(nóng)戶隨意丟棄，不僅浪費(fèi)資源，更是對(duì)環(huán)境造成嚴(yán)重污染。農(nóng)作物秸稈含有豐富的纖維素等大量含碳有機(jī)物，可以作為制備生物炭的原材料。生物炭是一種理想的催化劑載體，與異相類芬頓材料結(jié)合可以減少催化劑的團(tuán)聚提高比表面積而暴露更多的催化活性位點(diǎn)、增強(qiáng)對(duì)h2o2和污染物的吸附能力、降低催化劑成本等多種潛在優(yōu)勢(shì)。這不僅可以實(shí)現(xiàn)農(nóng)作物秸稈的資源化利用，同時(shí)還可以利用異相類芬頓技術(shù)實(shí)現(xiàn)水環(huán)境中污染物的降解。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、針對(duì)上述情況，為克服現(xiàn)有技術(shù)之缺陷，本發(fā)明之目的就是提供一種生物炭負(fù)載的雙金屬mnfeo2異相類芬頓催化劑的制備方法和應(yīng)用，以解決上述背景技術(shù)中提出的問題，本發(fā)明解決的技術(shù)方案是：

2、一種生物炭負(fù)載的雙金屬mnfeo2異相類芬頓催化劑的制備方法，包括如下步驟：

3、s1、將fe3+鹽和mn2+鹽加入20毫升去離子水中，在恒溫振蕩器中劇烈攪拌15分鐘；

4、s2、將生物質(zhì)粉末溶解在5毫升去離子水中，并快速混合兩種溶液；

5、s3、將溶液進(jìn)行深冷處理，得到樣品；

6、s4、將冷凍處理好的樣品冷凍干燥；

7、s5、將處理好的粉末放入管式爐中600-700攝氏度氮?dú)夥諊鷹l件下煅燒6小時(shí)，得到mnfeo2/生物炭催化劑粉末；

8、s6、冷卻至室溫后，用去離子水和無水乙醇交替洗滌；

9、s7、將洗滌后的樣品置于真空干燥箱烘干，完全干燥后用瑪瑙研缽研磨得到mnfeo2/生物炭異相類芬頓催化劑。

10、進(jìn)一步的，在步驟s1中，所述fe3+鹽為氯化鐵、硫酸鐵、硝酸鐵中的任意一種，mn2+鹽為氯化錳、乙酸錳、硝酸錳、碳酸錳中的任意一種。

11、進(jìn)一步的，在步驟s1中，所述鐵鹽和錳鹽摩爾比為1：1，其溶液濃度范圍為5mmol/l～20mmol/l。

12、進(jìn)一步的，在步驟s2中，所述生物質(zhì)粉末為玉米秸稈粉末、小麥秸稈粉末、苜蓿粉末中的任意一種。

13、進(jìn)一步的，在步驟s4中，冷凍時(shí)間為10小時(shí)，冷凍的溫度為-40±5攝氏度.

14、進(jìn)一步的，在步驟s5中，所述升溫速率為5℃/min。

15、進(jìn)一步的，在步驟s5中，所述管式爐溫度為600～700攝氏度。

16、進(jìn)一步的，在步驟s7中，所述干燥時(shí)間為6小時(shí)，干燥溫為度60±5攝氏度。

17、一種生物炭負(fù)載的雙金屬mnfeo2異相類芬頓催化劑的應(yīng)用，其特征在于，所述雙金屬mnfeo2異相類芬頓催化劑在ph4-6條件下礦化抗生素等新興污染物的應(yīng)用。

18、相較于傳統(tǒng)技術(shù)，本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)在于：

19、1、本發(fā)明通過在生物炭顆粒上負(fù)載雙金屬mnfeo2異相類芬頓催化劑，實(shí)現(xiàn)過氧化氫的高速活化，能在寬ph值下實(shí)現(xiàn)污染物的高效去除。

20、2、本發(fā)明通過利用mn元素發(fā)揮助催化作用，可以利用mn循環(huán)驅(qū)動(dòng)fe循環(huán)，將類芬頓反應(yīng)產(chǎn)生的≡fe(iii)還原成≡fe(ii)，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)異相類芬頓反應(yīng)的循環(huán)快速發(fā)生，避免了鐵泥的生成和后續(xù)的催化劑回收，簡(jiǎn)便地實(shí)現(xiàn)了有機(jī)污染物的降解。

21、3、本發(fā)明通過提供了一種生物炭顆粒上負(fù)載雙金屬mnfeo2異相類芬頓催化劑的制備方法，以生物炭作為載體，前述載體本身有較好的穩(wěn)定性，mnfeo2異相類芬頓催化劑直接負(fù)載在生物炭上，結(jié)構(gòu)穩(wěn)定，制備過程簡(jiǎn)單。

22、4、本發(fā)明通過生物炭來源廣泛，廉價(jià)易得，且原材料無毒無害消除了對(duì)環(huán)境的潛在風(fēng)險(xiǎn)。

技術(shù)特征：

1.一種生物炭負(fù)載的雙金屬mnfeo2異相類芬頓催化劑的制備方法，其特征在于，包括如下步驟：

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于：在步驟s1中，所述fe3+鹽為氯化鐵、硫酸鐵、硝酸鐵中的任意一種，mn2+鹽為氯化錳、乙酸錳、硝酸錳、碳酸錳中的任意一種。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于：在步驟s1中，所述鐵鹽和錳鹽摩爾比為1：1，其溶液濃度范圍為5mmol/l～20mmol/l。

4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于：在步驟s2中，所述生物質(zhì)粉末為玉米秸稈粉末、小麥秸稈粉末、苜蓿粉末中的任意一種。

5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于：在步驟s4中，冷凍時(shí)間為10小時(shí)，冷凍的溫度為-40±5攝氏度。

6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于：在步驟s5中，所述升溫速率為5℃/min。

7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于：在步驟s5中，所述管式爐溫度為600～700攝氏度。

8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于：在步驟s7中，所述干燥時(shí)間為6小時(shí)，干燥溫為度60±5攝氏度。

9.根據(jù)權(quán)利要求1～8任意一條所述的一種生物炭負(fù)載的雙金屬mnfeo2異相類芬頓催化劑的應(yīng)用，其特征在于，所述雙金屬mnfeo2異相類芬頓催化劑在ph4-6條件下礦化抗生素等新興污染物的應(yīng)用。

技術(shù)總結(jié)
本發(fā)明公開了一種生物炭負(fù)載的雙金屬M(fèi)nFeO2異相類芬頓催化劑的制備方法和應(yīng)用，包括基底生物炭顆粒以及負(fù)載在基底上的MnFeO2催化劑，所述生物炭顆粒負(fù)載的MnFeO2催化劑中MnFeO2為催化劑，該催化劑通過雙金屬協(xié)同作用能夠有效抑制金屬浸出毒性，通過雙金屬和生物炭的結(jié)合提高了催化劑的電子轉(zhuǎn)移能力，從而加速了金屬價(jià)態(tài)的循環(huán)速度并且材料穩(wěn)定性好，并且可重復(fù)使用，價(jià)格低廉，制備成本低，適用pH范圍廣，在水處理領(lǐng)域具有廣闊的應(yīng)用前景。

技術(shù)研發(fā)人員：辛言君,朱英晨,陳凝毅,劉志海,劉文龍,蔣俊杰
受保護(hù)的技術(shù)使用者：青島農(nóng)業(yè)大學(xué)
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2025/1/2