【技術實現步驟摘要】
本專利技術屬于高級氧化水處理，涉及一種多壁碳納米管功能化的污泥生物炭及其制備方法和應用。
技術介紹
1、抗生素被大量和廣泛應用于預防和治療細菌引起的各種疾病，它們被人和動物攝入體內后，僅有10-50%能夠被代謝吸收，其余部分最終會以原化合物或代謝產物的形式經糞便和尿液排出體外而進入自然環境中。抗生素和長的半衰期、弱的生物降解性和高的水溶性使其能夠在環境中持久存在，其可以通過食物鏈進行累積，并誘導細菌產生抗性基因，進而威脅整個生態系統的安全。因此，亟待發展能夠高效和可持續去除水中抗生素的技術。
2、近年來，基于過一硫酸鹽（pms）的高級氧化技術受到特別的關注，這主要是由于其具有多樣化的活化方式（如熱、超聲、紫外、過渡金屬和碳基材料等），且過程中會產生多種活性基團（如so4??、?oh、o2??、1o2等）。其中碳基材料—生物炭由于具有豐富的原料來源、低的生產成本和良好的生物相容性而被認為是一種有前景的催化材料。
3、目前，污泥的主要處置方式為焚燒和填埋，這不可避免地會對空氣、土壤和地下水造成污染。污泥較高的有機質含量（30-70%）為生物炭的制備提供了良好的前體條件。但是污泥生物炭的實際應用仍其受弱的催化能力的限制，因此亟待發展能夠顯著提高其催化性能的改性方法。
4、多壁碳納米管具有高的機械強度、熱/化學穩定性和豐富的含氧官能團等，但其實際應用受其分散性差和潛在的納米毒性的限制。將少量的碳納米管負載至污泥生物炭既有潛力能夠提高污泥生物炭的催化性能，也有利于改善其分散性差的缺點和降低其納米毒性。但
技術實現思路
1、本專利技術的目的在于提供一種能夠高效活化過一硫酸鹽降解抗生素的多壁碳納米管功能化的污泥生物炭（bmwcnt-sbc）及其制備方法和應用。本專利技術既能夠實現城市固體廢料的資源化利用，又能夠實現水中抗生素的高效去除，達到以廢制污的目的。
2、本專利技術的技術方案如下：
3、多壁碳納米管功能化的污泥生物炭的制備方法，包含如下步驟：
4、（1）污泥生物炭（sbc）的制備：將污泥水洗后烘干至恒重，然后置于管式爐中進行厭氧熱解，磨碎過篩，制得污泥生物炭，厭氧熱解條件為：氮氣（n2）流速0.05~0.5?l/min，升溫速率為5~20?℃/min，于400~800?℃條件下持續熱解30~240?min；
5、（2）多壁碳納米管功能化的污泥生物炭的制備：將步驟（1）所得污泥生物炭與多壁碳納米管（mwcnt）按質量比為1:10~1:30進行球磨混合，制得多壁碳納米管功能化的污泥生物炭。
6、進一步地，步驟（1）中，污泥包括但不限于初沉污泥、二沉污泥、活性污泥和剩余污泥等。
7、進一步地，步驟（1）中，烘干溫度為70~90?℃。
8、進一步地，步驟（1）中，厭氧熱解條件為：氮氣流速0.2?l/min，升溫速率為10?℃/min，于600?℃條件下持續熱解120?min；磨碎后過100目篩。
9、進一步地，步驟（1）中，磨碎后過20~200目篩。
10、進一步地，步驟（2）中，污泥生物炭和多壁碳納米管的質量比為1?:?10~1?:?20。
11、進一步地，步驟（2）中，球磨條件為：采用行星式球磨機，球磨轉速為300~700?rpm，優選為500~700?rpm；球磨時間為30~120?min，優選為60~120?min；球料比為10~30?:?1，優選為20~30?:?1。
12、本專利技術提供上述制備方法制得的多壁碳納米管功能化的污泥生物炭。
13、進一步地，本專利技術提供上述多壁碳納米管功能化的污泥生物炭作為催化劑活化過一硫酸鹽降解水體中抗生素中的應用。
14、進一步地，抗生素包括但不限于磺胺甲惡唑、環丙沙星、四環素、紅霉素、氯霉素和阿莫西林等。
15、具體地，上述應用方法為：在含抗生素的水體中投加多壁碳納米管功能化的污泥生物炭和過一硫酸鹽，進行抗生素的降解。
16、進一步地，含抗生素的水體中，抗生素的濃度為5~20?mg/l，水體ph為3~11，優選為3~5；多壁碳納米管功能化的污泥生物炭的投加量為0.1~0.4?g/l；過一硫酸鹽的濃度為0.25~5?mm，優選為2~5?mm。
17、與現有技術相比，本專利技術具有如下優點：
18、（1）本專利技術通過將污泥生物炭與多壁碳納米管進行球磨處理，制得多壁碳納米管功能化的污泥生物炭，該方法簡單高效。且相較于其他污泥生物炭與多壁碳納米管的復合方法，本專利技術方法制得的多壁碳納米管功能化的污泥生物炭對過一硫酸鹽的催化能力更為優異，能夠高效活化過一硫酸鹽，在60?min時對濃度為10?mg/l的磺胺甲惡唑的降解率可達96%。
19、（2）本專利技術制備的多壁碳納米管功能化的污泥生物炭活化過一硫酸鹽的體系既能高效消除水中的抗生素降低其生態毒性，同時也能實現污泥的無害化處置和資源化利用，具有操作過程簡單、成本低和能夠大規模應用的前景。
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1.多壁碳納米管功能化的污泥生物炭的制備方法，其特征在于，包含如下步驟：
2.?根據權利要求1所述的制備方法，其特征在于，步驟（1）中，污泥為初沉污泥、二沉污泥、活性污泥或剩余污泥，烘干溫度為70~90?℃，磨碎后過20~200目篩；步驟（2）中，污泥生物炭和多壁碳納米管的質量比為1:10~1:20；球磨條件為：采用行星式球磨機，球磨轉速為300~700?rpm；球磨時間為30~120?min；球料比為10~30?:?1。
3.?根據權利要求1所述的制備方法，其特征在于，步驟（1）中，厭氧熱解條件為：氮氣流速0.2?L/min，升溫速率為10?℃/min，于600?℃條件下持續熱解120?min；磨碎后過100目篩。
4.?根據權利要求1所述的制備方法，其特征在于，步驟（2）中，球磨條件為：球磨轉速為500~700rpm；球磨時間為60~120?min；球料比為20~30:1。
5.根據權利要求1~4任一所述的制備方法制得的多壁碳納米管功能化的污泥生物炭。
6.根據權利要求5所述的多壁碳納米管功能化的污泥生物炭作為催化劑
7.根據權利要求6所述的應用，其特征在于，抗生素為磺胺甲惡唑、環丙沙星、四環素、紅霉素、氯霉素或阿莫西林。
8.根據權利要求6所述的應用，其特征在于，具體應用方法為：在含抗生素的水體中投加多壁碳納米管功能化的污泥生物炭和過一硫酸鹽，進行抗生素的降解。
9.?根據權利要求8所述的應用，其特征在于，含抗生素的水體中，抗生素的濃度為5~20mg/L，水體pH為3~11；多壁碳納米管功能化的污泥生物炭的投加量為0.1~0.4?g/L；過一硫酸鹽的濃度為0.25~5?mM。
10.?根據權利要求8所述的應用，其特征在于，含抗生素的水體中，水體pH為3~5；過一硫酸鹽的濃度為2~5?mM。
...【技術特征摘要】
1.多壁碳納米管功能化的污泥生物炭的制備方法，其特征在于，包含如下步驟：
2.?根據權利要求1所述的制備方法，其特征在于，步驟（1）中，污泥為初沉污泥、二沉污泥、活性污泥或剩余污泥，烘干溫度為70~90?℃，磨碎后過20~200目篩；步驟（2）中，污泥生物炭和多壁碳納米管的質量比為1:10~1:20；球磨條件為：采用行星式球磨機，球磨轉速為300~700?rpm；球磨時間為30~120?min；球料比為10~30?:?1。
3.?根據權利要求1所述的制備方法，其特征在于，步驟（1）中，厭氧熱解條件為：氮氣流速0.2?l/min，升溫速率為10?℃/min，于600?℃條件下持續熱解120?min；磨碎后過100目篩。
4.?根據權利要求1所述的制備方法，其特征在于，步驟（2）中，球磨條件為：球磨轉速為500~700rpm；球磨時間為60~120?min；球料比為20~30:1。
<...【專利技術屬性】
技術研發人員：張祖麟，馬永飛，姜淼，曾晨鈺，臧路，謝馥宇，周珊琦，
申請(專利權)人：湘湖實驗室農業浙江省實驗室，
類型：發明
國別省市：
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