去除。
[0027] 為進一步提高催化劑的處理效果，本發(fā)明還提供了一種鐵碳催化劑，由生物炭催 化劑和鐵粉依次經(jīng)混合、壓制、加熱而成，所述生物炭催化劑如上文所述。
[0028]上述方法制備的一體化的鐵碳催化劑，由于生物炭上負載Fe3〇4和稀土金屬氧化物 半導(dǎo)體，而能有效降低鐵碳原電池反應(yīng)的電阻，提高鐵碳催化劑中鐵所提供的電子的傳遞 效率，從而提高材料對重金屬及難降解有機物污染物的還原降解效率。
[0029]負載的Fe3〇4有磁性，可以有效抑制鐵碳材料的鈍化，延長鐵碳催化劑的使用壽命。 [0030]經(jīng)改性后，生物炭的比表面積和孔容大大增加，生物炭催化劑的反應(yīng)活性位點增 加，對污染物的吸附及催化性能增強。
[0031 ]由改性后的生物炭制得的鐵碳催化劑和普通鐵碳材料相比，對污染物的吸附及催 化性能也增強。對難降解污染物進行催化氧化處理時，上述鐵碳催化劑中的Fe、Fe304、稀土 金屬氧化物及生物炭構(gòu)成了具有協(xié)同催化作用的高效類芬頓催化劑，和常規(guī)芬頓試劑相 比，能更有效地催化、利用H 202產(chǎn)生強氧化性· 0H，高效降解有機污染物及與重金屬結(jié)合的 配合物，也能利用空氣中的〇2作為氧化劑，從而節(jié)省了 H202的使用量，鐵碳催化劑也能重復(fù) 利用，且適用的pH范圍廣(pH 2~10.5)。
[0032] 作為優(yōu)選，以質(zhì)量百分?jǐn)?shù)計，鐵碳催化劑中，所述生物炭催化劑的添加量為15~ 20% 〇
[0033] 本發(fā)明還提供了所述鐵碳催化劑在處理含重金屬和難降解有機污染物廢水中的 應(yīng)用。
[0034]本發(fā)明還提供了一種含重金屬和難降解有機污染物的廢水的處理方法，包括：
[0035] (1)將所述鐵碳催化劑加入含重金屬和難降解有機污染物的廢水中，進行還原反 應(yīng)，獲得廢水I;
[0036] (2)向所述廢水I中添加氧化劑，并持續(xù)曝氣，進行氧化反應(yīng)，獲得廢水II;
[0037] (3)調(diào)節(jié)所述廢水II的pH至堿性，添加絮凝劑，進行絮凝沉淀反應(yīng)，獲得出水。
[0038]作為優(yōu)選，所述氧化劑為H2〇2,所述氧化劑的投加量為0.3~40g/L。更優(yōu)選，H2〇2的 投加量為0.5~20g/L。
[0039] 作為優(yōu)選，所述絮凝劑為PAM，所述絮凝劑的質(zhì)量濃度為1~2%。，投加量為1~2ml/ L〇
[0040] 本發(fā)明制備的鐵碳催化劑同時具有催化還原和催化氧化兩種功能。
[0041] 步驟(1)中，將所述鐵碳催化劑加入含重金屬和難降解有機污染物的廢水中，先進 行還原反應(yīng)；由于鐵碳催化劑對重金屬和難降解污染物具有良好的吸附性能，使得吸附于 鐵碳催化劑上的Ni 2+、Cu2+能夠馬上被鐵碳催化劑還原成零價的Ni、Cu，沉降在鐵碳催化劑 上，和鐵碳催化劑上的零價鐵構(gòu)成雙金屬體系，進一步促進廢水中重金屬的還原、Α0Χ類物 質(zhì)的還原脫鹵、硝基苯類物質(zhì)的還原以及染料類物質(zhì)的還原脫色等反應(yīng)。
[0042]步驟(2)中，所述鐵碳催化劑中的Fe、Fe3〇4、稀土金氧化物、生物炭及被鐵碳催化劑 吸附或還原的重金屬都構(gòu)成了具有協(xié)同催化作用的高效類芬頓催化劑;和常規(guī)芬頓試劑相 比，該催化劑更能高效地利用、催化H20 2產(chǎn)生強氧化性· 0H，高效降解經(jīng)還原處理后的有機 污染物及與重金屬結(jié)合的配合物。
[0043] Α0Χ類物質(zhì)在氧化降解過程中，生成小分子有機酸及HCl、HBr等無機酸，其他有機 污染物在降解過程中也可能部分生成小分子有機酸，從而使反應(yīng)體系的pH降到更有利于類 芬頓反應(yīng)的酸性條件，而所述鐵碳材料作為類芬頓催化劑本身就能適應(yīng)較廣的pH，所以在 不調(diào)節(jié)pH的情況下也能達到高效降解污染物的目的，從而可以節(jié)省氧化反應(yīng)階段調(diào)pH的費 用。而和重金屬結(jié)合的配合物被氧化降解后，釋放出的重金屬也能被鐵碳催化劑吸附或還 原。
[0044] 以上處理過程中，廢水中的重金屬不僅能被高效去除，而且還能作為資源被用于 廢水中其他污染物的降解，從而實現(xiàn)了重金屬的資源化處理。
[0045] 氧化反應(yīng)過程中，持續(xù)曝氣，能加強傳質(zhì)，有利于反應(yīng)的進行。所述鐵碳催化劑能 利用空氣中的氧氣作為氧化劑，催化降解有機污染物，所以曝氣不僅能加強傳質(zhì)，有利于反 應(yīng)進行，也能節(jié)省H 202的使用量。
[0046] 步驟(3)中，催化反應(yīng)后少量溶出的鐵離子在堿性條件下也能起到絮凝劑作用，進 行絮凝沉淀反應(yīng)，進一步去除重金屬和有機污染物，由于重金屬主要在催化反應(yīng)階段被吸 附或資源化去除，所以絮凝沉淀污泥中的重金屬含量低。
[0047] 對硝基苯類、偶氮染料類、多鹵代有機污染物等難降解有機污染物，采用先催化還 原再催化氧化的處理方法，比單獨催化還原或催化氧化去除效果更好，更有利于降低廢水 毒性、提高廢水的可生化性，且先進行催化還原處理，有利于重金屬的資源化回收處理。
[0048] 與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有以下有益效果：
[0049] (1)本發(fā)明通過在生物炭上負載納米級的稀土金屬氧化物和Fe3〇4制備獲得了能夠 應(yīng)用于含重金屬和難降解有機污染物的廢水的處理中，處理效率高。
[0050] (2)本發(fā)明材料來源廣泛、便宜易得、制備成本低、無二次污染，制備工藝簡單，制 得的材料反應(yīng)活性高，能達到以廢治廢的目的，具有顯著的環(huán)境和經(jīng)濟優(yōu)勢。
【附圖說明】
[0051]圖1為負載Fe3〇4和稀土金屬氧化物改性的生物炭催化劑掃描電鏡圖（以質(zhì)量百分 數(shù)計，F(xiàn)e3〇4的負載量為15%，稀土金屬鈰的負載量為3% )。
【具體實施方式】
[0052]下面結(jié)合【具體實施方式】對本發(fā)明做進一步的描述。
[0053] 實施例1
[0054] 一、制備生物炭催化劑
[0055]生物炭催化劑的制備方法，具體步驟如下：
[0056] (1)取秸桿，洗凈、風(fēng)干后破碎，過2mm篩，在無氧條件、300~700 °C下熱解2~4h，進 行炭化;待炭化產(chǎn)物自然冷卻后，研磨過60目篩，用lmol/L鹽酸處理2~4h去除灰分物質(zhì)，用 蒸餾水洗滌至洗液呈中性后，80°C下烘干，獲得生物炭。
[0057] (2)稱取一定量生物炭加入到含一定量的氯化鈰、FeCl3及FeS〇4的混合溶液中，其 中FeCl3和FeS〇4的物質(zhì)的量之比為2:1，在氮氣保護下，邊攪拌邊向上述混合液中逐滴加入 6mol/L的NaOH溶液至pHIO，繼續(xù)攪拌12~24h;攪拌后，去除上清液，將剩余固體用去離子水 清洗3次后，在氮氣保護下，于80°C下烘干，得到負載有稀土金屬氧化物和Fe 3〇4的生物炭催 化劑，研磨過100~400目篩，備用。
[0058]以質(zhì)量百分?jǐn)?shù)計，制得的Fe3〇4的負載量為10%，稀土金屬鈰的負載量為2%。
[0059 ]經(jīng)掃描電鏡觀察測定，獲得的生物炭催化劑中，F(xiàn)e3〇4的粒徑為10~1 OOnm;稀土金 屬氧化物的粒徑為10~l〇〇nm;該生物炭經(jīng)改性后，比表面積由原先的25.32m2/g，提高到 105.32m 2/g〇
[0060]二、制備鐵碳催化劑
[0061 ]鐵碳催化劑的制備方法，具體步驟如下：
[0062] (1)取上述生物炭催化劑和200目的鐵粉，進行混合，獲得混合物；以質(zhì)量百分?jǐn)?shù) 計，混合物中，生物炭催化劑的用量為20 %，其余為鐵粉；
[0063] (2)將混合物置于100~150kN粉末壓力機中壓制成毛坯，在氮氣保護的無氧條件 下，1050~1200 °C加熱1~1.5h，淬火，制得鐵碳催化劑。
[0064]三、含重金屬和難降解有機污染物的廢水的處理
[0065]某污水處理廠的廢水中85 %來自精細化工園區(qū)的工業(yè)廢水，其余來自生活污水， 經(jīng)過A/0工藝處理后，廢水中Α0Χ濃度仍為1.9mg/L，苯胺類3. lmg/L，總硝基化合物4.3mg/L， 總鎳、總銅、總鉛、總鉻濃度分別為0 · 8mg/L、2 · lmg/L、0 · 9mg/L和1 · 2mg/L，色度105，COD濃度 為75mg/L，pH6·8。
[0066]具體廢水處理方法，如下：
[0067] (1)將上述鐵碳催化劑加入到廢水中，還原反應(yīng)2h后，獲得廢水I;
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