[發明專利]高效去除四環素的磁性生物炭的制備方法

有效

• 申請號: 201210319442.3
• 申請日: 2012-09-03
• 公開（公告）號: CN102814163B
• 公開（公告）日: 2012-12-12
• 發明（設計）人: 彭亮;曾清如;秦普豐;邵繼海;顧繼東;任艷清
• 申請（專利權）人: 湖南農業大學
• 主分類號: B01J20/20
• 分類號: B01J20/20;B01J20/28;B01J20/30;C02F1/28
• 代理公司: 長沙正奇專利事務所有限責任公司 43113
• 代理人: 何為;李宇

技術領域

本發明涉及磁性生物炭的制備方法，特別是一種高效去除四環素的磁性生物炭的制備方法。

背景技術

20世紀90年代以來，我國淡水水體富營養化日趨嚴重，66％以上的湖泊和水庫處于富營養化水平，一些大型湖泊都先后爆發了嚴重的藍藻水華，如江蘇的太湖、安徽的巢湖、云南的滇池等。水華藍藻的生物量巨大，僅太湖每年產生的藍藻漿超過20萬t。水華藍藻的資源化成為我國迫切需要解決的難題。在一般磁性碳的制備過程中，采用葡萄糖、淀粉等物質作為碳源，成本較高。本專利將水華藍藻作為碳源，不僅解決了廢物的處置問題，而且提高其經濟價值，具有重要的意義。

四環素(tetracycline)是我國目前使用量最大的一類抗生素，在疾病預防和促進畜牧業發展中做出了巨大的貢獻。有研究表明全世界50％以上的抗生素被用于畜牧和水產業，其中相當一部分抗生素以代謝物的形式隨糞便和尿液或以原物直接排入環境中。許多研究表明：目前全球許多地區都檢測出抗生素的存在，種類也呈現越來越多的趨勢，并逐漸成為環境領域新的研究熱點之一。有研究表明殘余的抗生素進入土壤環境后，可誘導土壤中微生物抗藥性的增強，并可通過地表徑流、淋溶等各種途徑進入地表水和地下水中，從而可能對人類的健康產生潛在的不利影響。

發明內容

本發明所要解決的技術問題是，針對水華藍藻資源化難的狀況，提供一種利用鐵鹽與水華藍藻混合，進行水熱處理的方法，其制備出的生物炭不僅具有磁性，而且能高效地去除水體中四環素，成本低廉，來源豐富，簡單可行，以廢制廢，具有良好應用價值。

為解決上述技術問題，本發明所采用的技術方案是：高效去除四環素的磁性生物炭的制備方法，其包括：按100ml水溶液中加入1.5-9mmol硫酸亞鐵氨與干重為3g的水華藍藻，混合后超聲1h，再轉移到高壓反應斧中在170-210℃反應12h，然后通過離心、洗滌、烘干得到磁性生物炭。

上述水華藍藻是這樣得到的：將自然的水華藍藻打撈收取，在太陽下曬干、粉碎、過100目篩。

本發明中采用的超聲是一種利用超聲波將物質分散的常規方法，其具有將材料混勻分散的功能。

水華藍藻的主要成份為纖維素，肽聚糖等，經過高溫高壓的水熱反應后，發生脫水、脫NH₃反應，內部生成碳-碳雙鍵，形成疏水的稠環碳，表面仍然存在親水的官能團。但是早期實驗發現，隨著溫度的升高（170-210?^oC）合成碳的面官能團（如-OH,?-NH）減少，見圖1，對四環素的吸附能力降低。所以，選擇合適的溫度進行水熱反應，不僅要保證水華藍藻能碳化，而且能保證表面具有大量的活性官能團。

加入的鐵鹽，在水熱制備條件下，轉化成穩定的強磁性的四氧化三鐵，其具有兩個作用。其一為增加生物炭的表面積：由于水華藍藻上具有大量的羥基及羧基，極易捕獲鐵鹽，在水熱環境下，隨著脫水碳化，形成了以四氧化三鐵為中心的納米炭。經過實驗證明，在少量鐵鹽存在的條件下，生成的納米炭相互連接，形成緊湊的生物炭結構，但是隨著鐵鹽量的增加納米炭漸漸變成100-200nm大小的片狀結構，增加了材料的表面積。其二是促進了生物炭對四環素的吸附能力：因為鐵鹽具有大量的空軌道，四環素與鐵鹽能夠進行配位作用，促進材料對四環素的吸附。

與現有技術相比，本發明創造的優點為：

1、本發明利用水華藍藻與鐵鹽混合經水熱反應，制備出了磁性生物炭，經過優化處理，其對四環素的吸附容量達到95.86mg/g，吸附平衡時間為2?h。

2、本發明通過水熱法將水華藍藻制備成能高效去除水體中四環素的磁性生物炭，不僅制備方法簡單，成本低廉，而且能夠達到以廢治廢的目的，有效地促進環境的可持續發展，具有重要的環保，經濟，生態意義。

附圖說明

圖1不同水熱溫度下磁性生物炭的紅外圖譜。

圖2?磁性生物炭對四環素的吸附容量圖。

圖3?磁性生物炭對四環素的吸附動力學圖。

具體實施方式

實施例1?

1.?將自然的水華藍藻打撈收取，在太陽下曬干、粉碎、過100目篩；

2.?制備磁性生物炭：每100ml水溶液中加入3?mmol?硫酸亞鐵氨與干重為3g的水華藍藻，均勻混合后超聲1h，再轉移到100ml高壓反應斧中在170℃反應12h，然后通過離心、洗滌、烘干得到磁性生物炭；