【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于环境治理，涉及一种海藻酸铁复合生物炭凝胶珠催化剂及其制备方法和应用。
技术介绍
1、随着抗生素的广泛使用，特别是在医疗、畜禽养殖和农业种植领域，环境中抗生素的残留问题日益严重。这些残留物不仅污染水体，还导致抗药性菌株和抗药基因的产生，对人类健康构成严重威胁。然而传统的物理和生物处理方法难以有效去除抗生素等有机废物，因此，开发高效的去除技术成为当前急需解决的问题。
2、高级氧化工艺(aops)因其利用活性自由基去除难降解有机污染物的能力而备受关注。传统的均相芬顿反应通过fe2+催化过氧化氢分解生成羟基自由基，已被广泛应用。然而，该方法存在铁离子超标、ph制约及生成大量铁污泥等问题，限制了其实际应用。为解决这些问题，非均相芬顿技术应运而生，通过固相催化剂的表面反应生成活性氧物质以去除污染物。虽然已有许多研究探索新型催化材料，但普遍存在催化剂成本高、稳定性差及可能引发二次污染等问题。
3、近年来，生物炭因其低成本、绿色环保和良好的金属负载能力，被认为是一种理想的催化剂载体。研究表明，生物炭不仅能够促进高价金属的还原，还能提供稳定的反应位点。然而，生物炭的弱机械性能和易聚集性限制了其在水处理中的应用。因此，研发一种高效稳定、经济环保的新型类芬顿催化剂，克服传统粉末状催化剂难以回收且损耗较大的问题，显得尤为重要。这不仅能进一步拓展生物炭在环境领域的应用范围，同时为去除废水中的抗生素污染物提供了一种可持续的有效解决方案。
技术实现思路
1、有鉴于此，本专利
2、本专利技术提供了一种海藻酸铁复合生物炭凝胶珠催化剂的制备方法，包括以下步骤：
3、a)将咖啡渣用去离子水和无水乙醇清洗多次后，放入鼓风干燥箱中，得到预处理后的咖啡渣。
4、b)在限氧条件下，将预处理的咖啡渣置于干燥坩埚中，放入马弗炉850～950℃的温度范围内进行热解，得到生物炭；
5、c)将加热的海藻酸钠水溶液与生物炭混合，形成混合物溶液；
6、d)将所述混合物溶液滴入铁盐溶液中，通过老化过程得到交联凝胶珠，置于冰箱中保存；
7、优选的，步骤a)中，鼓风干燥箱设置的温度为50～70℃，干燥时间为36～72h；所述咖啡渣为200～50目咖啡渣。
8、优选的，步骤b)中，所述限氧条件的操作方法为使用锡纸密封包裹待热处理的材料；
9、所述热解的升温速率为3～6℃/min；
10、所述热解的总时间为4.5～6.5h。
11、优选的，步骤c)中，所述海藻酸钠水溶液的浓度为0.01～0.03g/ml；所述反应在搅拌条件下进行，所述搅拌的转速为200～400rpm，所述搅拌的时间为3～5h，所述搅拌的温度为50～70℃；
12、优选的，所述海藻酸钠与生物炭材料的质量比为1～3：4～6；
13、优选的，步骤d)中，所述铁盐溶液包括四水合氯化亚铁和六水合氯化铁，投加的摩尔比为0.5～1.5：1～3；
14、所述海藻酸钠与铁盐的质量比为1～4：7～11；
15、所述铁盐溶液的质量浓度为7～11g：80～120ml；
16、所述老化时间为16～22h，老化温度为室温；
17、所述老化后，还包括冲洗；
18、本专利技术提供了一种海藻酸铁复合生物炭凝胶珠催化剂，按照上述技术方案所述的制备方法制备得到。
19、作为一个技术方案构想，本专利技术提供了一种上述的海藻酸铁复合生物炭凝胶珠催化剂在处理有机污染物废水中的应用，包括以下步骤：
20、a)称取预定量的海藻酸铁复合生物炭凝胶珠催化剂与过氧化氢(h2o2)溶液加入污染物溶液中，得到混合料液；
21、b)将上述混合料液在震荡装置中进行降解反应；
22、c)将步骤b)得到的水体进行固液分离，得到处理后的水体。
23、优选的，所述过氧化氢的浓度为0.05～22mm；
24、优选的，海藻酸铁复合生物炭凝胶珠催化剂的投加质量为0.005g～0.12g；
25、优选的，所述污染物溶液中污染物质为抗生素，所述抗生素为盐酸土霉素，盐酸土霉素浓度为20～40mg/l；盐酸土霉素溶液体积为80～150ml；
26、优选的，所述震荡装置为恒温气浴摇床，摇床温度为20～30℃、摇床转速为150～250rpm，降解时间为0.5～1.5h；
27、优选的，所述固液分离采用的滤网的孔径为30～120μm；
28、采用上述技术方案所述的海藻酸铁复合生物炭凝胶珠催化剂联合过氧化氢对水中的土霉素进行氧化降解去除。
29、与现有技术相比，本专利技术的优点在于：
30、本专利技术提供了一种海藻酸铁复合生物炭凝胶珠催化剂的制备方法，包括以下步骤：a)将咖啡店的咖啡渣，用去离子水和无水乙醇清洗多次后，放入鼓风干燥箱中，得到预处理后的咖啡渣。b)在限氧条件下，将预处理的咖啡渣置于干燥坩埚中，放入马弗炉850～950℃的温度范围内进行热解，得到生物炭；c)将加热的海藻酸钠水溶液与生物炭混合，形成混合物溶液；d)将所述混合物溶液滴入铁盐溶液中，通过老化过程得到交联凝胶珠，置于冰箱中保存。本专利技术采用生活废弃物—咖啡渣作为生物炭原料，利用海藻酸钠原位交联铁元素，制备了成本低廉、绿色环保的海藻酸铁复合生物炭凝胶珠催化剂。其展现出了优异的类芬顿催化活性，这得益于生物炭的掺杂和铁离子交联作用，提供了更多的活性位点。同时海藻酸钠提供了稳定的支撑结构和有利的反应环境，进一步提升了传质速率。与传统粉末状催化剂相比，本申请所开发的珠状催化剂克服了难以回收和高损耗的问题，拓展了生物炭在环境工程中的应用范围，具备良好的适应性和工业应用的可行性。这为废水中抗生素等污染物的去除提供了可持续的有效解决方案。
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1.本专利技术提供了一种海藻酸铁复合生物炭凝胶珠催化剂的制备方法，包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤a)中，所述鼓风干燥箱设置的温度为50～70℃；干燥时间为36～72h；所述咖啡渣为200～50目咖啡渣。
3.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤b)中，所述限氧条件的操作方法为使用锡纸密封包裹待热处理的材料；所述预处理的咖啡渣热解温度为850～950℃；所述热解的升温速率为3～6℃/min；所述热解的总时间为4.5～6.5h。
4.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤c)中，所述海藻酸钠水溶液的浓度为0.01～0.03g/mL；所述混合反应在搅拌条件下进行；所述搅拌的转速为200～400rpm；所述搅拌的时间为3～5h；所述搅拌的温度为50～70℃；
5.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤d)中，所述混合物溶液滴入铁盐溶液具体步骤包括：将所述混合物溶液使用注射器或蠕动泵在固定高度逐滴加入到铁盐溶液；
6.权利要求1～5任意一项所述制备方法制备的海藻酸铁复合
7.上述的海藻酸铁复合生物炭凝胶珠催化剂在处理有机污染物废水中的应用，包括以下步骤：
8.根据权利要求7所述的应用，其特征在于，步骤A)中，过氧化氢的浓度为0.05～22mM；所述海藻酸铁复合生物炭凝胶珠催化剂的投加质量为0.005g～0.12g；所述污染物溶液中污染物质为抗生素，所述抗生素为盐酸土霉素，盐酸土霉素浓度为20～40mg/L；盐酸土霉素溶液体积为80～150mL。
9.根据权利要求7所述的应用，其特征在于，步骤B)中，所述震荡装置为恒温气浴摇床，摇床温度为20～30℃；摇床转速为150～250rpm；降解时间为0.5～1.5h。
10.根据权利要求7所述的应用，其特征在于，步骤C)中，所述固液分离采用的滤网的孔径为30～120μm。
...【技术特征摘要】
1.本发明提供了一种海藻酸铁复合生物炭凝胶珠催化剂的制备方法，包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤a)中，所述鼓风干燥箱设置的温度为50～70℃；干燥时间为36～72h；所述咖啡渣为200～50目咖啡渣。
3.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤b)中，所述限氧条件的操作方法为使用锡纸密封包裹待热处理的材料；所述预处理的咖啡渣热解温度为850～950℃；所述热解的升温速率为3～6℃/min；所述热解的总时间为4.5～6.5h。
4.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤c)中，所述海藻酸钠水溶液的浓度为0.01～0.03g/ml；所述混合反应在搅拌条件下进行；所述搅拌的转速为200～400rpm；所述搅拌的时间为3～5h；所述搅拌的温度为50～70℃；
5.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤d)中，所述混合物溶液滴入铁盐溶液具体步骤包括：将...
【专利技术属性】
技术研发人员：王晓，杜永勋，曾祥柳，张新波，
申请(专利权)人：高频北京科技股份有限公司，
类型：发明
国别省市：
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