一种活性炭基单原子铁催化剂对污染土壤氧化修复的方法技术

发明专利技术公开了一种活性炭基单原子铁催化剂对污染土壤氧化修复的方法。活性炭基单原子铁催化剂的制备方法包括：(1)将醋酸铁与1,10

【技术实现步骤摘要】
一种活性炭基单原子铁催化剂对污染土壤氧化修复的方法


[0001]专利技术涉及土壤污染修复
，具体是一种活性炭基单原子铁催化剂对污染土壤氧化修复的方法，尤其涉及一种活性炭基单原子铁催化剂协同过硫酸盐氧化工业场地多环芳烃污染土壤的氧化修复方法。

技术介绍

[0002]有机污染场地环境问题已成为我国土地再开发过程的障碍，严重制约区域经济发展，影响周边居民健康，是现阶段我国城市必须面对的重大社会、经济和生态环境问题。过硫酸盐氧化技术因过硫酸盐具有的高稳定性、高水溶性、无异味特点越来越成为国内有机污染场地修复的热门选项。在传统的过硫酸盐氧化技术中，Fe
2+
是最常用的活化过硫酸盐物质，但受限于多环芳烃在土壤中的分布形式和自由基的氧化机理，Fe
2+
活化仍不可避免的存在氧化剂消耗大、拖尾等问题。而催化剂的引入能有效改善过硫酸盐氧化土壤多环芳烃不足问题，但现有的金属氧化物、金属单质等催化剂存在能力不足的问题。近年来，大量研究关注比自由基氧化对氧化剂利用率高出一倍的非自由基氧化，而金属基碳材料催化剂活化过硫酸盐体系可以产生非自由基氧化，但尚鲜见将活化过硫酸盐非自由基氧化体系应用于有机污染土壤修复的研究。因此，针对现有非自由基氧化存在的一些不利因素，有待于探求高效的新型活化过硫酸盐氧化体系。

技术实现思路

[0003]专利技术要解决的技术问题就是克服以上的技术缺陷，提供一种新型、绿色、高效的活性炭基单原子铁催化剂对污染土壤氧化修复的方法。
[0004]为了解决上述问题，专利技术的技术方案为：一种活性炭基单原子铁催化剂的制备方法，该方法包括以下步骤：
[0005](1)将醋酸铁与1,10
‑
菲罗啉溶解在乙醇溶液中均匀混合，然后加入活性炭粉末加热搅拌，待加热搅拌过程中乙醇蒸干，得到干燥样品；
[0006](2)将上述干燥样品进行高温煅烧，然后进行酸洗烘干，得到活性炭基单原子铁材料。
[0007]进一步，所述的醋酸铁、1,10
‑
菲罗啉和活性炭三者的添加量的质量比为1：(3～4)：(25～50)。
[0008]进一步，所述的加热搅拌过程中，加热温度60～80℃，搅拌时间为4～12h。
[0009]进一步，所述的高温煅烧过程中，通入氮气进行保护，所述的氮气的通入流量为30～60mL/min。
[0010]进一步，所述的高温煅烧过程中：先以5～15℃/min的升温速率升温至500～800℃下煅烧1.5～2.5h。
[0011]专利技术与现有的技术相比的优点在于：(1)本专利技术针对化学氧化法修复土壤多环芳烃存在氧化效率低、氧化剂消耗大等问题，制备出一种活性炭基单原子铁催化剂，并基于该
催化剂构建活性炭基单原子铁催化剂/过硫酸盐土壤多环芳烃催化氧化新体系，即先制备活性炭基单原子铁催化剂，然后将活性炭基单原子铁催化剂和过硫酸盐先后加入多环芳烃污染土壤中进行催化氧化反应，实现多环芳烃污染场地的高效氧化修复，也能够避免和克服现有高级氧化体系的一些局限性。
[0012](2)采用活性炭基单原子铁材料为催化剂，单原子铁和活性炭的耦合易催化激发过硫酸盐产生羟基自由基和硫酸根自由基等强氧化剂，同时也可以产生单线态氧活性物种，使反应；以生物炭为载体，使催化剂具备优良的电子储存和转移能力，从而达到协同催化过硫酸盐氧化降解土壤多环芳烃的目的。
附图说明
[0013]图1为实施例1中制备得到的活性炭基单原子铁催化剂的SEM图。
[0014]图2为实施例1中制备得到的活性炭基单原子铁催化剂的EDS图。
具体实施方式
[0015]下面将结合专利技术实施例中的附图，对专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅是专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例；基于专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于专利技术保护的范围。
[0016]如图1至图2所示，一种活性炭基单原子铁催化剂的制备方法，该方法包括以下步骤：
[0017]步骤一、将醋酸铁与1,10
‑
菲罗啉溶解在乙醇溶液中均匀混合，然后加入活性炭粉末加热搅拌，待加热搅拌过程中乙醇蒸干，得到干燥样品；
[0018]步骤二、将上述干燥样品进行高温煅烧，然后进行酸洗烘干，得到活性炭基单原子铁材料。
[0019]所述的醋酸铁、1,10
‑
菲罗啉和活性炭三者的添加量的质量比为1：(3～4)：(25～50)。
[0020]所述的加热搅拌过程中，加热温度60～80℃，搅拌时间为4～12h。
[0021]所述的高温煅烧过程中，通入氮气进行保护，所述的氮气的通入流量为30～60mL/min。
[0022]所述的高温煅烧过程中：先以5～15℃/min的升温速率升温至500～800℃下煅烧1.5～2.5h。
[0023]一种活性炭基单原子铁催化剂，该催化剂采用所述的方法制备而成。
[0024]一种活性炭基单原子铁催化剂的应用，所述的催化剂用于对多环芳烃污染土壤进行氧化修复。
[0025]一种活性炭基单原子铁催化剂对污染土壤氧化修复的方法，该氧化修复方法为：以活性炭基单原子铁材料为催化剂，以过硫酸钠为氧化剂，在常温常压下对多环芳烃污染土壤进行氧化修复。
[0026]该氧化修复方法包括以下步骤：
[0027]步骤一、在振荡条件下，依次向多环芳烃污染土壤中加入活性炭基单原子铁催化
剂及过硫酸钠溶液，催化剂投加量为0.5～2％；
[0028]步骤二、在20～30℃下搅拌反应1～2h，经分离后即得到修复后的土壤。
[0029]该氧化修复方法具体包括以下步骤：
[0030]步骤一、在振荡条件下，依次向多环芳烃污染土壤中加入活性炭基单原子铁催化剂，催化剂和土壤的质量比为1：(100～200)；在振荡条件下，向上述催化剂与土壤混合物中加入过硫酸钠溶液，其中，催化剂与土壤混合物和溶液质量体积比为(1～2)：1g/mL，过硫酸钠与土壤的质量比为0.5％～5％。
[0031]步骤二、将上述土壤混合物在20～30℃下进行振荡反应1～2h，经分离后即得到修复后的土壤，并分析土壤中多环芳烃的含量。
[0032]过硫酸盐作为一种强氧化剂，因具有高稳定性、高水溶性、无异味的特点，已被广泛用作有机污染土壤氧化剂。然而，在实际污染场地中，多环芳烃多分布于土壤有机质中，使得过硫酸盐与土壤中多环芳烃的有效接触率低，导致氧化效率低、氧化剂消耗大、拖尾等问题出现。活性炭基单原子铁催化剂的引入可有效的改善过硫酸盐氧化土壤多环芳烃的不足问题。研究表明，活性炭基单原子铁催化剂可与吸附在其表面的过硫酸盐反应生成单线态氧，而通过单线态氧的作用，将土壤多环芳烃氧化分解，从而达到活性炭基单原子铁催化剂协同催化过硫酸盐氧化降解土壤多环芳烃的目的。
[0033]具体实施例如下。
[0034]实施例1本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种活性炭基单原子铁催化剂的制备方法，其特征在于：所述活性炭基单原子铁催化剂的制备方法包括以下步骤；步骤一、将醋酸铁与1,10
‑
菲罗啉溶解在乙醇溶液中均匀混合，然后加入活性炭粉末加热搅拌，待加热搅拌过程中乙醇蒸干，得到干燥样品；步骤二、将上述干燥样品进行高温煅烧，然后进行酸洗烘干，得到活性炭基单原子铁材料。2.根据权利要求1所述的一种活性炭基单原子铁催化剂的制备方法，其特征在于：所述醋酸铁、1,10
‑
菲罗啉和活性炭三者的添加量的质量比为1：(3...

【专利技术属性】
技术研发人员：李杨，李文涛，钟润生，肖峰，黄圳鹏，彭根，冯婷婷，
申请(专利权)人：深圳信息职业技术学院，
类型：发明
国别省市：