本技术涉及有机污染物降解技术领域,尤其是涉及一种负载锰、铁和钴氧化物的生物质炭材料及其制备方法和应用。其制备方法包括以下步骤:对木屑生物炭进行除杂、清洗、烘干,得到预处理后的木屑生物炭;将预处理后的木屑生物炭进行破碎、过筛,得到木屑粉末;将木屑粉末置于惰性气氛下,进行阶梯式梯度升温热解,得到热解后生物炭;将热解后生物炭与铁源、锰源和钴源固固混合,之后重复之前的热解过程,制备得到负载锰、铁和钴氧化物的生物质炭材料。本发明提供的负载锰、铁和钴氧化物的生物质炭材料环境友好,同时加入杂原子能够提高电导率,增加反应活性位点,能够显著提高过硫酸盐对污水有污染物的降解效率。
背景技术
全氟化合物(Perfluorinated compounds,PFCs)是一类人工合成的化工产品,分子中C-F键的键能约为485.3kJ/mol,因此PFCs具有较高的化学稳定性和热稳定性,应用较为广泛。全氟辛烷磺酸(PFOS)和全氟辛酸(PFOA)是应用最为广泛的两种全氟化合物,人们在日常生活中接触到PFCs的可能性很大。全氟化合物属于持久性有机污染物,化学稳定性高,在环境中极难降解,能长期存在于污水中。废弃全氟化合物对生态系统、鸟类和哺乳动物以及人体健康会存在威胁。
目前常采用过硫酸盐对污水中有机污染物进行处理。过硫酸盐(Persulfate,PS)是一种新型高级氧化剂,包含过一硫酸盐(Perxymonosulfate,PMS)和过二硫酸盐(Peroxydisulfate,PDS)。理论上,PS和H2
O2
同样具有较强的氧化性,PS是基于·SO4
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高级氧化过程中常用的氧化剂,PS的氧化还原电位仅次于F2
和O3
。但是PS在常温条件下直接氧化水中污染物的反应比较慢,需要活化PS生成·SO4
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进而降解有机污染物。目前常用的活化方式包括热活化、碱活化和紫外活化。
但是热活化、碱活化和紫外活化在实际原位污水处理中难以实现。热活化的在实际引用过程中存在能耗高,热污染严重等问题。碱活化是在pH>11进行的,通常是采用氢氧化钠或氢氧化钾调整溶液的pH值。因此,碱活化存在环境污染严重,试剂成本高,且均相催化剂无法回收等问题。当水体的浊度和其他污染物含量丰富时,紫外能被PS吸收的有效性会急剧降低,在实际引用过程中不具备实施可能性。
过渡金属离子活化可在常温常压下进行,无需额外加热或光照。但是常规的过渡态的金属能活化PS,过渡态的金属阳离子能与其他有机物竞争·SO4
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并被其氧化成低价态。
因此需要一种能够有效活化过硫酸盐体系的生物炭材料。
实现思路