一种基于污泥的磁性氮掺杂生物炭催化剂及其制备方法.pdf

(19)中华人民共和国国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN110227534A(43)申请公布日2019.09.13(21)申请号201910639362.8(22)申请日2019.07.16(71)申请人河南省科学院化学研究所有限公司地址450002河南省郑州市金水区红专路56号(72)发明人王静寇丽栋赵亮段文杰李箐湲许欣欣黄伟庆(74)专利代理机构郑州联科专利事务所(普通合伙)41104代理人张晓萍(51)Int.Cl.B01J27/24(2006.01)C02F1/30(2006.01)C02F101/30(2006.01)权利要求书1页说明书4页附图1页(54)发明名称一种基于污泥的磁性氮掺杂生物炭催化剂及其制备方法(57)摘要本发明公开了一种基于污泥的磁性氮掺杂生物炭催化剂及其制备方法，属于污泥资源化利用领域和环境修复领域。该制备方法包括以下步骤：将城市生活污水处理厂、造纸污水处理厂或工业园区污水处理厂产生的浓缩污泥和一定量的富氮化合物以及生物质废弃物进行超声混合，经烘干、球磨后将原料置于坩埚中加盖密封，并在马弗炉中高温焙烧，最终制得高催化活性、高稳定性且分离回收容易的磁性氮掺杂生物炭催化剂。该催化剂可与氧化剂过一硫酸盐（PMS）耦合，高效降解甚至矿化水体中的难降解有机污染物。本发明提供的制备方法具有原料来源广、反应条件温和、制备成本低、绿色环保等优势，既回收利用了污水处理厂难处理的污泥和生物质废弃物，又解决了水体中的难降解有机物污染问题，在污泥资源化利用领域和环境修复领域具有CN110227534A广阔的应用前景。CN110227534A权利要求书1/1页1.一种磁性氮掺杂生物炭催化剂，其特征在于，通过如下方法制备而成：(1)在坩埚中加入浓缩污泥、富氮化合物和生物质废弃物，置于超声清洗器中混合均匀；(2)将步骤(1)所得混合物烘干至恒重，然后移入球磨机中研磨至50目以下；(3)将步骤(2)所得混合物移入坩埚中，加盖后置于马弗炉中，经高温焙烧后自然降至室温，即得磁性氮掺杂生物炭催化剂；步骤(1)中所述浓缩污泥源自生活污水处理厂、造纸污水处理厂或工业园区污水处理厂，固体含量为1-10%，固体中有机质含量为35-55%，无机灰分中含有钙、铁、铝、硅、锰元素，其中铁元素含量为2-10%；所述富氮化合物为尿素、双氰胺、三聚氰胺、硫脲、盐酸胍中的任意一种；所述生物质废弃物为木屑、稻草、秸秆、树皮、花生壳中的任意一种。2.根据权利要求1所述的磁性氮掺杂生物炭催化剂，其特征在于，步骤(1)中所述的浓缩污泥以固体计、富氮化合物和生物质废弃物的重量比为1:0.05-2:0.05-2。3.根据权利要求1或2所述的磁性氮掺杂生物炭催化剂，其特征在于，步骤(3)中所述的高温焙烧温度为300-700℃，焙烧时间为1-6小时。4.制备权利要求1所述的磁性氮掺杂生物炭催化剂的制备方法，其特征在于，通过如下步骤实现：(1)在坩埚中加入浓缩污泥、富氮化合物和生物质废弃物，置于超声清洗器中混合均匀；(2)将步骤(1)所得混合物烘干至恒重，然后移入球磨机中研磨至50目以下；(3)将步骤(2)所得混合物移入坩埚中，加盖后置于马弗炉中，经高温焙烧后自然降至室温，即得磁性氮掺杂生物炭催化剂；步骤(1)中所述浓缩污泥源自生活污水处理厂、造纸污水处理厂或工业园区污水处理厂，固体含量为1-10%，固体中有机质含量为35-55%，无机灰分中铁元素含量为2-10%；所述富氮化合物为尿素、双氰胺、三聚氰胺、硫脲、盐酸胍中的任意一种；所述生物质废弃物为木屑、稻草、秸秆、树皮、花生壳中的任意一种。5.根据权利要求4所述的磁性氮掺杂生物炭催化剂的制备方法，其特征在于，步骤(1)中所述的浓缩污泥以固体计、富氮化合物和生物质废弃物的重量比为1:0.05-2:0.05-2。6.根据权利要求4或5所述的磁性氮掺杂生物炭催化剂的制备方法，其特征在于，步骤(3)中所述的高温焙烧温度为300-700℃，焙烧时间为1-6小时。2CN110227534A说明书1/4页一种基于污泥的磁性氮掺杂生物炭催化剂及其制备方法技术领域[0001]本发明涉及一种以浓缩污泥、富氮化合物和生物质废弃物为主要原料制备磁性氮掺杂生物炭催化剂及其制备方法，属于污泥资源化利用领域和环境修复领域。背景技术[0002]随着我国经济社会的发展和污水处理设施的完善，污泥处理处置问题已成为当前最重要的环境问题之一。污泥除含有丰富的有机质、氮、磷元素外，还因处理工艺的不同，含有一定量铁、钙、镁、锰等金属元素，此外污泥中通常含有很多有害物质，如细菌菌体、有机污染物以及砷、铜、汞、铬等有毒重金属，若不及时处理处置，将会对人类活动、生态环境造成巨大危害。传统污泥处理处置方法有很多，如土地利用、焚烧、卫生填埋、堆肥、投海