[發明專利]一種水稻農業副產物為原料的生物炭吸附劑的用途

在審

• 申請號: 201611146848.0
• 申請日: 2016-12-13
• 公開（公告）號: CN106693890A
• 公開（公告）日: 2017-05-24
• 發明（設計）人: 江盧華;劉云國;曾光明;劉少博;劉妮;曾志偉;王曉華;寧啟蒙;尹志紅
• 申請（專利權）人: 湖南大學
• 主分類號: B01J20/20
• 分類號: B01J20/20;B01J20/28;B01J20/30;C02F1/28;C02F101/34
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技術領域

本發明屬于廢水污染控制技術領域，具體涉及到一種水稻農業副產物為原料的生物炭吸附劑的制備和用于吸附處理內分泌干擾素17β-雌二醇的方法。

背景技術

近年來，雌激素污染治理成為研究的熱點。即使在其濃度很低的情況下，如10-100ng/L，也會導致生物個體生殖器官異常和癌癥發病率增加，影響其免疫系統和神經系統等。環境中雌激素的主要來源是集約化養殖場畜禽動物排泄物和飼料中添加的促生長素(同化激素)。例如，美國每年集中動物飼養場排入環境中的雌激素總量高達48噸，占總量的90％左右。由于雌激素的疏水特性，其易于存在于沉積物中，且環境條件的變化能引起沉積物中雌激素釋放，造成水相雌激素濃度升高。這類物質化學性質穩定，具有難降解性、高親脂性和殘留時間長等特征，可通過生物富集和食物鏈放大。尤其是17β-雌二醇，當濃度極低時也會引起雄性鮭魚體內產生卵黃蛋白。還有研究表明，17β-雌二醇可通過飲食、空氣吸入或皮膚接觸等途徑侵入人體，睪丸癌、前列腺癌和乳腺癌發病率增加及男性生殖障礙都與17β-雌二醇有直接聯系。然而常規水處理工藝很難將17β-雌二醇從水體中去除，因此急需開發能從水體中有效去除環境雌激素的技術方法。吸附法具有去除效率高和成本低等優點，目前有很多人采取吸附的方法從水體中去除17β-雌二醇。但目前使用的吸附劑的種類有限，有些吸附劑成本高，吸附容量低。因此，研究開發新型的具有高吸附容量、高效率和廉價實用的吸附劑，就成為進一步發展和應用吸附法的一個關鍵性科學技術問題。

我國是水稻種植大國，在水稻生產過程中，往往會產生大量的廢棄物，比如秸稈，稻殼等。而這些廢棄物富含纖維素、木質素、二氧化硅，其中脂肪、蛋白質的含量較低，基于稻谷品種、地區、氣候等差異，其化學組成會有差異。然而，在我國秸稈和稻殼通常被視為農業廢棄物隨意丟置。往往采用就地焚燒或直接填埋農業副產物，不僅耗費大量的人力物力，而且帶來嚴重的生態環境問題。因此，將水稻農業副產物資源化利用，變廢為寶，具有重要的實用性意義。水稻農業副產物中含有大量的優質纖維素，可以制成性能優良的生物炭。目前，采用水稻農業副產物為原料制作高品質生物炭吸附劑吸附17β-雌二醇未見報道。因此，本發明提供一種用于處理17β-雌二醇廢水的水稻農業副產物生物炭吸附劑的制備和應用。

發明內容

本發明針對現有技術存在的不足，提出了一種利用水稻農業副產物為原料制備生物炭的方法。此吸附劑環境友好，廉價，吸附性能好，并應用于吸附處理17β-雌二醇廢水。

本發明提出的一種用于處理17β-雌二醇廢水的生物炭制備方法，包括以下步驟：

(1)收集水稻農業副產物，將其反復用清水洗凈，去除泥沙等非生物質后自然風干一周；

(2)將風干后的原料放置于粉碎機內切碎，粉碎至粒徑小于0.147mm并過100目篩；

(3)將管式爐打開，預通N₂ 15分鐘，保持N₂的流速為50mL/min，以排出爐內空氣；

(4)將原料粉末置于預通氮氣的管式爐內，設定碳化溫度為400-600℃，設定升溫時間，使升溫速率保持在5-10℃/min，設定恒溫時間120min；

(5)熱解完成后，隔絕空氣，自然降溫，得到水稻農業副產物生物炭。將改生物炭取出，用去離子水洗滌3次，置于60℃烘箱內烘干24h待用。

利用本發明方法制備得到的水稻農業副產物生物炭具備含氧官能團結構，較大的比表面積和致密的微孔結構，對17β-雌二醇具有很強的吸附能力。因此，通過該方法利用水稻農業副產物制備成的生物炭，可用于水體中17β-雌二醇污染物的吸附處理。

上述應用中，所述吸附劑在廢水中用量優選6mg/L。

上述應用中，所述吸附反應的條件優選為：pH值為6～8，反應時間為12～24h，恒溫振蕩器轉速優選為160轉/分鐘。

與現有技術相比，本發明的優點在于：

1.吸附劑制備原材料來源廣泛，能充分利用水稻農業副產物，使其變廢為寶，防止環境污染。

2.制備出來的生物炭吸附劑經濟性能好，產品無毒，對環境友好。

3.本發明的水稻農業副產物生物炭制備工藝及操作簡單，制備快速，生產周期短，不需要特殊的化工設備，易于實現工業化生產。

4.本發明的水稻農業副產物生物炭吸附劑具備氧官能團結構、比表面積較大、孔隙豐富，吸附位點多，對17β-雌二醇的去除效率高。

附圖說明

圖1是本發明實施例1水稻農業副產物生物炭的掃描電鏡示意圖；

具體實施方式