Fe3O4-氮掺杂生物炭材料催化芬顿反应吸附有机污水中磷酸根离子的研究*

于业帆,徐 玲,倪忠斌,施冬健,陈明清

(1.江南大学 化学与材料工程学院，合成与生物胶体教育部重点实验室，江苏 无锡 214122；2.杭州市生态环境局富阳分局，杭州 311400)

0 引 言

磷作为构成生命体不可缺少的元素，在自然水体中普遍存在[1]。但大量的含磷生活污水、工农业生产废水造成了磷污染问题[2]。利用生物炭吸附是处理磷污染的一种常用方法[3]。以废弃生物质为原料的生物炭材料具有高比表面积[4]、表面带有大量官能团[5]、再生性能好[6]、价格低廉[7]等优势而广受青睐。但生物炭表面大量的含氧官能团对负电性的磷酸根离子具有排斥作用，降低其吸附效果[8]。生物炭表面的含氧官能团主要由生物质的热解温度决定，提高热解温度便可大量降低官能团的数量[9]。氮掺杂被证明是一种有效地降低生物炭表面电负性的手段[10-14]；此外，在生物炭表面负载金属氧化物[15]，通过其与磷酸根产生配位作用提升吸附效果也是常用的改性手段[16]。然而，现实中含磷污水往往也含有大量以腐殖酸为主的有机污染物[17]，以上传统的方法都无法有效解决腐殖酸等有机污染物和磷酸根间的竞争吸附所导致的吸附容量降低的问题。因而，开发一种能去除腐殖酸的同时保持对磷的高去除率的吸附材料有重要的意义。

因此，本文以竹制品加工过程中的竹粉废料为原料，添加尿素后在高温下热解，以制得氮掺杂生物炭，进而在氮掺杂生物炭表面负载纳米Fe3O4，通过外加H2O2形成芬顿氧化体系，可实现在催化腐殖酸的降解同时吸附污水中的磷。……