CN108928906A - 铝盐混凝藻渣制备过硫酸盐活化剂及方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了铝盐混凝藻渣制备过硫酸盐活化剂及方法。将蓝藻藻浆经聚合氯化铝絮凝、干燥、粉碎并过筛后，在氮气气氛下煅烧，制得炭化材料作为过硫酸盐活化剂；本发明以铝盐混凝藻渣为主要原料实现了蓝藻藻渣的资源化利用，制备方法简单易行，成本低廉，将所述材料作为过硫酸盐活化剂应用于染料废水中的净化，有机污染物的降解率高于90%，降解效果显著。
Description
技术领域
本发明属于污染物无害化处理领域，特别涉及一种铝盐混凝藻渣制备过硫酸盐活化剂及方法。
背景技术
目前，高级氧化技术被认为是处理染料等难降解有机污染物的一种行之有效的方法。与其它技术相比，高级氧化法可以实现有机物的高效降解去除，且操作简单，无有机物二次污染问题。过硫酸盐氧化技术是近年来新兴的一种高级氧化技术。过硫酸盐本身氧化能力有限，但在一定条件下可以活化生成强氧化性的硫酸根自由基，通过电子转移等反应实现污染物的高效降解去除。研究表明，光、热和过渡金属离子等都可以活化过硫酸盐产生硫酸根自由基。但是，光、热等活化法需外加能量，而过渡金属离子活化则存在金属离子浓度不易控制的问题。寻找成本低、效能好的活化剂成为过硫酸盐高级氧化技术的研究热点。
蓝藻是一类光合自养型单细胞生物，夏天极易在淡水或海水中爆发，产生恶臭并污染空气，对生态环境和人类健康都有极大的危害。在水华期，蓝藻的生物量巨大，以太湖沿岸的无锡市为例，生长高峰期的蓝藻打捞量高达上千吨/天。为减少蓝藻的含水率，往往会对打捞的蓝藻进行混凝处理进而形成藻渣，藻渣不能直接被家禽、家畜使用，大量藻渣长期堆积便会腐烂发臭，分解产生大量的氮、磷等营养盐颗粒、硫化氢气体及微囊藻毒素等有害物质，对环境造成二次污染。因此，蓝藻藻渣的处理处置一直是蓝藻水华治理问题的重点。
发明内容
本发明针对上述技术背景存在的问题，提供一种铝盐混凝蓝藻藻渣作为原料制备过硫酸盐活化剂及方法，为蓝藻藻渣无害化处理和资源化利用提供可行途径，同时为过硫酸盐高级氧化技术提供一种价格低廉且效能好的活化剂。
本发明是通过以下技术方案实现的：
铝盐混凝藻渣制备过硫酸盐活化剂的方法，包括以下步骤：
(1) 取蓝藻藻浆，经聚合氯化铝絮凝后得到藻渣；
(2) 将步骤(1)制得的藻渣自然风干，在100℃下干燥24-48 h，粉碎过100目筛；
(3) 将过筛后的藻渣放于管式炉中，通入氮气进行热解，冷却后得到的黑色炭化材料作为过硫酸盐活化剂。
本发明进一步解决的技术方案是，所述过硫酸盐活化剂中的过硫酸盐是指过硫酸氢钠、过硫酸氢钾中的任一种。
本发明进一步解决的技术方案是，所述炭化材料与过硫酸盐的投放质量比为1:(1-3)。
本发明进一步解决的技术方案是，所述步骤(1)中聚合氯化铝的投加量为50-300mg/L。
本发明进一步解决的技术方案是，所述步骤(3)中通入氮气的流速为100-400 mL/min。
本发明进一步解决的技术方案是，所述步骤(3)中的热解是指：先以10-20℃/min的速率升温至300-700℃，停留50-80 min后以10-20℃/min的速率降温至80-120℃，最后冷却至室温。
本发明的铝盐混凝藻渣制备的过硫酸盐活化剂以及其在高级氧化技术处理染料废水领域中的应用也在本发明的保护范围内，所述活化剂能够活化过硫酸盐等硫酸根自由基体系产生的强氧化性硫酸根自由基，从而快速氧化降解染料废水的有机污染物。
本发明的有益效果为：
本发明所述的铝盐混凝藻渣制备过硫酸盐活化剂及方法，将蓝藻经聚合氯化铝絮凝、干燥、粉碎并过筛后，在氮气气氛下煅烧，制得炭化材料作为过硫酸盐活化剂用于难降解污染物的去除，以铝盐混凝藻渣为主要原料实现了蓝藻藻渣的资源化利用，制备方法简单易行，成本低廉，将所述活化剂应用于染料废水中，有机污染物的降解率高于90%，降解效果显著。
附图说明
图1为活化剂降解率随时间变化曲线图。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明的发明内容作进一步地说明。
所述染料废水来源于某印染厂；蓝藻来源于太湖。
实施例1
(1) 取1L蓝藻藻浆，投加100mg聚合氯化铝，进行絮凝处理后得到藻渣；
(2) 将上述(1)的藻渣自然风干，在100℃下干燥24 h，粉碎过100目筛；
(3) 过筛后的藻渣放于管式炉中，通入氮气，先以10℃/min的速率升温至300℃，停留50 min后以10℃/min的速率降温至80℃，最后冷却至室温，得到的黑色炭化材料；控制氮气流速为100 mL/min；
(4) 取1L染料废水于烧杯中，并加入0.3g过硫酸氢钠和0.1g铝盐混凝藻渣制备的炭化材料；在25℃、转速为100rpm的摇床中反应180 min，得到活化剂对染料的降解率随时间的变化结果见图1。
实施例2
(1) 取1L蓝藻藻浆，投加200mg聚合氯化铝，进行絮凝处理后得到藻渣；
(2) 将上述(1)的藻渣自然风干，在100℃下干燥36 h，粉碎过100目筛；
(3) 过筛后的藻渣放于管式炉中，通入氮气，先以15℃/min的速率升温至500℃，停留65 min后以15℃/min的速率降温至100℃，最后冷却至室温，得到的黑色炭化材料；控制氮气流速为250 mL/min；
(4) 取1L染料废水于烧杯中，并加入0.3g过硫酸氢钾和0.2g铝盐混凝藻渣制备的炭化材料；在25℃、转速为100rpm的摇床中反应180 min，得到活化剂对染料的降解率随时间的变化结果见图1。
实施例3
(1) 取1L蓝藻藻浆，投加250mg聚合氯化铝，进行絮凝处理后得到藻渣；；
(2) 将上述(1)的藻渣自然风干，在100℃下干燥48 h，粉碎过100目筛；
(3) 过筛后的藻渣放于管式炉中，通入氮气，先以20℃/min的速率升温至700℃，停留80 min后以20℃/min的速率降温至120℃，最后冷却至室温，得到的黑色炭化材料；控制氮气流速为400 mL/min；
(4) 取1L染料废水于烧杯中，并加入0.3g过硫酸氢钾和0.3g铝盐混凝藻渣制备的炭化材料；在25℃、转速为100rpm的摇床中反应180 min，得到活化剂对染料的降解率随时间的变化结果见图1。
由图1可知，随着反应时间的增加，本发明所制备的过硫酸盐活化剂(实施例1-3)对染料废水中污染物的降解效果不断提高，反应180min后各实施例的降解率均高于90%，说明本发明所述的活化剂具有优异的去污降解效果；其次，当过硫酸盐与铝盐混凝藻渣制备的炭化材料的质量投放比为1:1时，降解效果最佳，效率最高。
以上所述的仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明创造构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。
Claims (8)
1.铝盐混凝藻渣制备过硫酸盐活化剂的方法，其特征在于，包括以下步骤：
(1) 取蓝藻藻浆，经聚合氯化铝絮凝后得到藻渣；
(2) 将步骤(1)制得的藻渣自然风干，在100℃下干燥24-48 h，粉碎过100目筛；
(3) 将过筛后的藻渣放于管式炉中，通入氮气进行热解，冷却后得到的黑色炭化材料作为过硫酸盐活化剂。
2.根据权利要求1所述的铝盐混凝藻渣制备过硫酸盐活化剂的方法，其特征在于，所述过硫酸盐活化剂中的过硫酸盐是指过硫酸氢钠、过硫酸氢钾中的任一种。
3.根据权利要求2所述的铝盐混凝藻渣制备过硫酸盐活化剂的方法，其特征在于，所述炭化材料与过硫酸盐的投放质量比为1:(1-3)。
4. 根据权利要求1所述的铝盐混凝藻渣制备过硫酸盐活化剂的方法，其特征在于，所述步骤(1)中聚合氯化铝的投加量为50-300 mg/L。
5. 根据权利要求1所述的铝盐混凝藻渣制备过硫酸盐活化剂的方法，其特征在于，所述步骤(3)中通入氮气的流速为100-400 mL/min。
6. 根据权利要求1所述的铝盐混凝藻渣制备过硫酸盐活化剂的方法，其特征在于，所述步骤(3)中的热解是指：先以10-20℃/min的速率升温至300-700℃，停留50-80 min后以10-20℃/min的速率降温至80-120℃，最后冷却至室温。
7.铝盐混凝藻渣制备的过硫酸盐活化剂，其特征在于，由权利要求1-6任一项所述的方法制备。
8.权利要求7所述的过硫酸盐活化剂在高级氧化技术处理染料废水领域中的应用。
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|---|---|---|---|---|
| CN114917874A (zh) * | 2022-05-20 | 2022-08-19 | 江南大学 | 一种铁盐改性蓝藻生物炭及其制备方法和应用 |
| CN114917870A (zh) * | 2022-05-20 | 2022-08-19 | 江南大学 | 一种铝盐改性蓝藻生物炭及其制备方法和应用 |
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