一种黑水虻虫粪在类芬顿催化材料中的制备及应用方法

技术领域

本发明属于污水处理领域，涉及类芬顿催化技术，尤其是一种黑水虻虫粪在类芬顿催化材料中的制备及应用方法。

背景技术

随着经济与社会的发展，能源短缺与环境污染成为全世界面临的重要问题。其中水环境的污染现象尤为严峻，有机污染物的增加成为导致水环境问题的主要根源。相关研究表明，水体污染中有将近一半的污染物是有机物，尤其是从印染、造纸、酵母、酒精和淀粉等行业产生的有机废水，年排放量高达数百亿吨。这些污染物具有色度深、浓度大、组分复杂、难以生化降解等理化特性，依靠单一手段治理很难达标排放。因此，探索新技术方法和新材料，用于减少有机污染物向洁净水体排放的同时，做到节约能源、降低能源消耗。

黑水虻，腐生性的水虻科昆虫，因其繁殖迅速，生物量大，食性广泛、转化率高、容易管理等优点，被广泛用于转化处理各类有机废物。其转化后的产物黑水虻虫粪，是一种生物质废料，如不能合理使用，也会造成环境污染。

黑水虻虫粪多用于制备肥料，如CN112753904A、CN215744645U，目前还没有发现相关的将黑水虻虫粪用于污水处理的报道。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的不足之处，提供一种黑水虻虫粪在类芬顿催化材料中的制备及应用方法，拓宽了黑水虻虫粪的应用领域。

本发明解决技术问题所采用的技术方案是：

本发明使用二硫化钼/水铁矿(MoS

本发明类芬顿催化材料的制备方法为：将黑水虻虫粪生物炭、MoS

优选地，黑水虻虫粪生物炭：MoS

优选地，黑水虻虫粪生物炭的浓度为0.06～0.17g/ml。

优选地，N,N’-亚甲基双丙烯酰胺：过硫酸铵：亚硫酸氢钠的摩尔比为4～6：2.5～3.5：0.8～1.2。

优选地，N,N’-亚甲基双丙烯酰胺的浓度为15～25mmol/L。

进一步地，黑水虻虫粪生物炭的制备方法为：将黑水虻虫粪室温下自然风干，去除杂质及灰分；将适量黑水虻粪便在0.5～1.5mol/L盐酸中浸泡1～3h；将酸浸后的虫粪用蒸馏水洗涤至中性后于烘箱内烘干，完成虫粪前处理；将质量比为3～1∶2～1的氢氧化钾和经前处理后的虫粪于坩埚内混匀后，置于管式电阻炉中以N

进一步地，MoS

其中MoS

其中Fh的制备方法为：配置200～400g/L的水合硝酸铁溶液，配置80～150g/L的氢氧化钠溶液；在剧烈搅拌条件下，将两种溶液同时滴加到超纯水中，保持反应过程体系pH为7.0±0.1，连续搅拌2-4h；将得到的悬浊液进行离心，并用超纯水和无水乙醇分别洗涤3次，然后在30-50℃下进行真空干燥，研磨即得改性剂Fh。

MoS

另外最重要的一点是，相比其他生物炭，如木质、秸秆、壳类等，黑水虻生物炭的碳含量较低，为30％左右，但重要的是其灰分含量最高，可达40％到50％，其他生物炭灰分含量仅在0％～20％之间。这些生物炭的灰分含有大量的钾、铝、硅、钠和铁等的氧化物以及少量的镁、钙、硼、铜，特别是灰分中包含碱阳离子(Na

本发明结合MoS

一方面，Fe

Fe

Fe

H

Fe

Mo

本发明的优点和有益效果为：

本发明利用MoS

附图说明

图1为本发明类芬顿催化材料在可见光-类芬顿催化体系中的作用机理图。

图2为黑水虻虫粪生物炭的扫描电镜图。

具体实施方式

下面通过具体实施例对本发明作进一步详述，以下实施例只是描述性的，不是限定性的，不能以此限定本发明的保护范围。

实施例1

一种类芬顿催化材料的制备方法，步骤如下：

(1)黑水虻虫粪室温下自然风干后，前处理去除杂质及灰分；将一定量的虫粪与碱(KOH)按照1:2的比例均匀混合，于管式炉中热解炭化，以5℃/min的速率升温，并在800℃下恒温2小时，完成黑水虻虫粪生物炭的制备，制得的黑水虻虫粪生物炭比表面积为152.147(m

(2)将8.08g九水合硝酸铁加入25mL超纯水中混合均匀得到硝酸铁溶液；将2.4g氢氧化钠加入20mL超纯水中混合均匀得到氢氧化钠溶液；在剧烈搅拌条件下，将两种溶液同时滴加到25mL超纯水中，保持反应过程体系pH为7.0±0.1，连续搅拌3h；将得到的悬浊液进行离心，并用超纯水和无水乙醇分别洗涤3次，然后在40℃下进行真空干燥，研磨即得Fh；

将1.07g钼酸铵和0.77g硫代乙酰胺混合后，加入30mL去离子水，放入50mL的反应釜，然后进行抽滤，在烘箱中200℃烘干24h，完成二硫化钼(MoS

将一定量的MoS

(3)在3mL的去离子水中依次加入1.0g丙烯酰胺(单体)、0.01gN,N’-亚甲基双丙烯酰胺(引发剂)、128μL过硫酸铵(0.3mol/L，交联剂)和64μL亚硫酸氢钠(0.2mol/L，交联剂)，投加0.3g黑水虻虫粪生物炭和0.03g的改性剂MoS

测试方法为：取20mL一定浓度的亚甲基蓝溶液于烧杯中，用0.2mol/LH

对比例1

取60mg实施例1步骤(1)制备的黑水虻虫粪生物炭进行亚甲基蓝的降解测试，测试方法同实施例1，结果见表1。

对比例2

取1g丙烯酰胺溶于3mL去离子水中，依次加入0.01g N,N’-亚甲基双丙烯酰胺、128μL，0.3mol/L过硫酸铵和64μL，0.2mol/L亚硫酸氢钠，于室温下快速混合均匀后静置；用研钵将PAM凝胶碾碎，并于70℃烘箱内烘12小时，完成PAM凝胶粉末的制备。

取0.2g的PAM凝胶粉末进行亚甲基蓝的降解测试，测试方法同实施例1，结果见表1。

对比例3

取6mg实施例1步骤(2)制备的MoS

对比例4

在3mL的去离子水中依次加入1.0g丙烯酰胺(单体)、0.01gN,N’-亚甲基双丙烯酰胺(引发剂)、128μL过硫酸铵(0.3mol/L，交联剂)和64μL亚硫酸氢钠(0.2mol/L，交联剂)，投加0.3g实施例1步骤(1)制备的黑水虻虫粪生物炭；大约半小时凝结，用研钵碾碎后，于烘箱内70℃烘12小时，完成生物炭+PAM凝胶类芬顿催化材料的制备。

取0.2g生物炭+PAM凝胶类芬顿催化材料进行亚甲基蓝的降解测试，测试方法同实施例1，结果见表1。

对比例5

取60mg的实施例1步骤(1)制备的黑水虻虫粪生物炭和6mg实施例1步骤(2)制备的MoS

对比例6

在3mL的去离子水中依次加入1.0g丙烯酰胺(单体)、0.01gN,N’-亚甲基双丙烯酰胺(引发剂)、128μL过硫酸铵(0.3mol/L，交联剂)和64μL亚硫酸氢钠(0.2mol/L，交联剂)，投加0.03g实施例1步骤(2)制备的MoS

取0.2gMoS

实施例2

与实施例1的区别在于，步骤(3)黑水虻虫粪生物炭的投加量为0.1g。测试方法同实施例1，结果见表1。

实施例3

与实施例1的区别在于，步骤(3)黑水虻虫粪生物炭的投加量为0.8g。测试方法同实施例1，结果见表1。

表1不同实施例和对比例的亚甲基蓝降解率

由表1可知，纯生物炭材料、PAM凝胶和MoS

对比例4-6结果显示有MoS

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，在不脱离发明构思的前提下，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。