去除。
[0027] 为进一步提高催化剂的处理效果，本发明还提供了一种铁碳催化剂，由生物炭催 化剂和铁粉依次经混合、压制、加热而成，所述生物炭催化剂如上文所述。
[0028]上述方法制备的一体化的铁碳催化剂，由于生物炭上负载Fe3〇4和稀土金属氧化物 半导体，而能有效降低铁碳原电池反应的电阻，提高铁碳催化剂中铁所提供的电子的传递 效率，从而提高材料对重金属及难降解有机物污染物的还原降解效率。
[0029]负载的Fe3〇4有磁性，可以有效抑制铁碳材料的钝化，延长铁碳催化剂的使用寿命。 [0030]经改性后，生物炭的比表面积和孔容大大增加，生物炭催化剂的反应活性位点增 加，对污染物的吸附及催化性能增强。
[0031 ]由改性后的生物炭制得的铁碳催化剂和普通铁碳材料相比，对污染物的吸附及催 化性能也增强。对难降解污染物进行催化氧化处理时，上述铁碳催化剂中的Fe、Fe304、稀土 金属氧化物及生物炭构成了具有协同催化作用的高效类芬顿催化剂，和常规芬顿试剂相 比，能更有效地催化、利用H 202产生强氧化性· 0H，高效降解有机污染物及与重金属结合的 配合物，也能利用空气中的〇2作为氧化剂，从而节省了 H202的使用量，铁碳催化剂也能重复 利用，且适用的pH范围广(pH 2~10.5)。
[0032] 作为优选，以质量百分数计，铁碳催化剂中，所述生物炭催化剂的添加量为15~ 20% 〇
[0033] 本发明还提供了所述铁碳催化剂在处理含重金属和难降解有机污染物废水中的 应用。
[0034]本发明还提供了一种含重金属和难降解有机污染物的废水的处理方法，包括：
[0035] (1)将所述铁碳催化剂加入含重金属和难降解有机污染物的废水中，进行还原反 应，获得废水I;
[0036] (2)向所述废水I中添加氧化剂，并持续曝气，进行氧化反应，获得废水II;
[0037] (3)调节所述废水II的pH至碱性，添加絮凝剂，进行絮凝沉淀反应，获得出水。
[0038]作为优选，所述氧化剂为H2〇2,所述氧化剂的投加量为0.3~40g/L。更优选，H2〇2的 投加量为0.5~20g/L。
[0039] 作为优选，所述絮凝剂为PAM，所述絮凝剂的质量浓度为1~2%。，投加量为1~2ml/ L〇
[0040] 本发明制备的铁碳催化剂同时具有催化还原和催化氧化两种功能。
[0041] 步骤(1)中，将所述铁碳催化剂加入含重金属和难降解有机污染物的废水中，先进 行还原反应；由于铁碳催化剂对重金属和难降解污染物具有良好的吸附性能，使得吸附于 铁碳催化剂上的Ni 2+、Cu2+能够马上被铁碳催化剂还原成零价的Ni、Cu，沉降在铁碳催化剂 上，和铁碳催化剂上的零价铁构成双金属体系，进一步促进废水中重金属的还原、Α0Χ类物 质的还原脱卤、硝基苯类物质的还原以及染料类物质的还原脱色等反应。
[0042]步骤(2)中，所述铁碳催化剂中的Fe、Fe3〇4、稀土金氧化物、生物炭及被铁碳催化剂 吸附或还原的重金属都构成了具有协同催化作用的高效类芬顿催化剂;和常规芬顿试剂相 比，该催化剂更能高效地利用、催化H20 2产生强氧化性· 0H，高效降解经还原处理后的有机 污染物及与重金属结合的配合物。
[0043] Α0Χ类物质在氧化降解过程中，生成小分子有机酸及HCl、HBr等无机酸，其他有机 污染物在降解过程中也可能部分生成小分子有机酸，从而使反应体系的pH降到更有利于类 芬顿反应的酸性条件，而所述铁碳材料作为类芬顿催化剂本身就能适应较广的pH，所以在 不调节pH的情况下也能达到高效降解污染物的目的，从而可以节省氧化反应阶段调pH的费 用。而和重金属结合的配合物被氧化降解后，释放出的重金属也能被铁碳催化剂吸附或还 原。
[0044] 以上处理过程中，废水中的重金属不仅能被高效去除，而且还能作为资源被用于 废水中其他污染物的降解，从而实现了重金属的资源化处理。
[0045] 氧化反应过程中，持续曝气，能加强传质，有利于反应的进行。所述铁碳催化剂能 利用空气中的氧气作为氧化剂，催化降解有机污染物，所以曝气不仅能加强传质，有利于反 应进行，也能节省H 202的使用量。
[0046] 步骤(3)中，催化反应后少量溶出的铁离子在碱性条件下也能起到絮凝剂作用，进 行絮凝沉淀反应，进一步去除重金属和有机污染物，由于重金属主要在催化反应阶段被吸 附或资源化去除，所以絮凝沉淀污泥中的重金属含量低。
[0047] 对硝基苯类、偶氮染料类、多卤代有机污染物等难降解有机污染物，采用先催化还 原再催化氧化的处理方法，比单独催化还原或催化氧化去除效果更好，更有利于降低废水 毒性、提高废水的可生化性，且先进行催化还原处理，有利于重金属的资源化回收处理。
[0048] 与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：
[0049] (1)本发明通过在生物炭上负载纳米级的稀土金属氧化物和Fe3〇4制备获得了能够 应用于含重金属和难降解有机污染物的废水的处理中，处理效率高。
[0050] (2)本发明材料来源广泛、便宜易得、制备成本低、无二次污染，制备工艺简单，制 得的材料反应活性高，能达到以废治废的目的，具有显著的环境和经济优势。
【附图说明】
[0051]图1为负载Fe3〇4和稀土金属氧化物改性的生物炭催化剂扫描电镜图（以质量百分 数计，Fe3〇4的负载量为15%，稀土金属铈的负载量为3% )。
【具体实施方式】
[0052]下面结合【具体实施方式】对本发明做进一步的描述。
[0053] 实施例1
[0054] 一、制备生物炭催化剂
[0055]生物炭催化剂的制备方法，具体步骤如下：
[0056] (1)取秸杆，洗净、风干后破碎，过2mm筛，在无氧条件、300~700 °C下热解2~4h，进 行炭化;待炭化产物自然冷却后，研磨过60目筛，用lmol/L盐酸处理2~4h去除灰分物质，用 蒸馏水洗涤至洗液呈中性后，80°C下烘干，获得生物炭。
[0057] (2)称取一定量生物炭加入到含一定量的氯化铈、FeCl3及FeS〇4的混合溶液中，其 中FeCl3和FeS〇4的物质的量之比为2:1，在氮气保护下，边搅拌边向上述混合液中逐滴加入 6mol/L的NaOH溶液至pHIO，继续搅拌12~24h;搅拌后，去除上清液，将剩余固体用去离子水 清洗3次后，在氮气保护下，于80°C下烘干，得到负载有稀土金属氧化物和Fe 3〇4的生物炭催 化剂，研磨过100~400目筛，备用。
[0058]以质量百分数计，制得的Fe3〇4的负载量为10%，稀土金属铈的负载量为2%。
[0059 ]经扫描电镜观察测定，获得的生物炭催化剂中，Fe3〇4的粒径为10~1 OOnm;稀土金 属氧化物的粒径为10~l〇〇nm;该生物炭经改性后，比表面积由原先的25.32m2/g，提高到 105.32m 2/g〇
[0060]二、制备铁碳催化剂
[0061 ]铁碳催化剂的制备方法，具体步骤如下：
[0062] (1)取上述生物炭催化剂和200目的铁粉，进行混合，获得混合物；以质量百分数 计，混合物中，生物炭催化剂的用量为20 %，其余为铁粉；
[0063] (2)将混合物置于100~150kN粉末压力机中压制成毛坯，在氮气保护的无氧条件 下，1050~1200 °C加热1~1.5h，淬火，制得铁碳催化剂。
[0064]三、含重金属和难降解有机污染物的废水的处理
[0065]某污水处理厂的废水中85 %来自精细化工园区的工业废水，其余来自生活污水， 经过A/0工艺处理后，废水中Α0Χ浓度仍为1.9mg/L，苯胺类3. lmg/L，总硝基化合物4.3mg/L， 总镍、总铜、总铅、总铬浓度分别为0 · 8mg/L、2 · lmg/L、0 · 9mg/L和1 · 2mg/L，色度105，COD浓度 为75mg/L，pH6·8。
[0066]具体废水处理方法，如下：
[0067] (1)将上述铁碳催化剂加入到废水中，还原反应2h后，获得废水I;
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