铁系/污泥基生物炭催化剂的制备及性能

摘要

为实现固体废物的综合再利用,以辽宁省鞍山市某钢厂区污水处理段的活性污泥和Fenton铁泥混合泥为原料,以无机物高岭土为黏结剂,通过混合挤条和热解的方法制备铁系/污泥基生物炭催化剂,对其结构进行表征,并优化制备工艺条件.以喹啉为目标污染物,优化催化臭氧氧化降解喹啉模拟废水的工艺参数,并研究催化剂的稳定性和催化机理.实验结果表明:催化剂表面粗糙且空隙结构丰富,催化剂中主要有Fe₃O₄,CaCO₃和ZrO₂晶体;催化剂的最佳制备条件为黏结剂添加量12.5%,热解温度800℃,热解时间3 h;在初始pH=7,催化剂投加量为50 g,喹啉初始质量浓度为50 mg/L条件下,反应10min去除率达76.31%;催化剂具有良好的稳定性,连续使用5次后,喹啉的去除率仅下降0.09个百分点;该催化体系中存在羟基自由基（·OH）和超氧自由基(O₂^·-)两种自由基以及单线态氧（¹O₂）非自由基,其中O₂^·-在反应中起主导作用;反应前后Fe²/Fe³的比例变化表明,Fe²/Fe³的氧化还原循环参与了催化降解反应.该研究为固体废物再利用和焦化废水的高效处理提供新的思路和方法.

关键词

Fenton铁泥 / 生物污泥 / 铁系/污泥基生物炭 / 催化臭氧 / 喹啉