[發(fā)明專利]一種基于糠醛渣的生物質(zhì)炭及其應(yīng)用

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 201810916623.1
• 申請日: 2018-08-13
• 公開（公告）號: CN108745291A
• 公開（公告）日: 2018-11-06
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 劉萬毅;畢淑嫻;王彩虹;曹華鵬;趙齊全;賈小東;詹海鵑;馬寶軍;孟哲
• 申請（專利權(quán)）人: 寧夏然爾特工業(yè)產(chǎn)業(yè)研究院（有限公司）
• 主分類號: B01J20/20
• 分類號: B01J20/20;B01J20/30;C02F1/28;C02F103/34;C02F103/20
• 代理公司: 北京細(xì)軟智谷知識產(chǎn)權(quán)代理有限責(zé)任公司 11471
• 代理人: 趙芳

本發(fā)明涉及一種基于糠醛渣的生物質(zhì)炭，其通過將糠醛渣與脫水劑混合后進(jìn)行炭化反應(yīng)得到。在優(yōu)選的技術(shù)方案中，本發(fā)明采用濃硫酸與可溶性硫酸鹽作為復(fù)合型脫水劑，將糠醛渣轉(zhuǎn)化為生物質(zhì)炭，并將其用于吸附抗生素。測試表明該生物質(zhì)炭表面富含多種羧基、羥基等含氧官能團(tuán)，對初始濃度為200mg/l的四環(huán)素、土霉素的最高去除率分別達(dá)到98.0％和95.5％，最大吸附容量分別為162mg/g和335mg/g。本發(fā)明可應(yīng)用于抗生素生產(chǎn)工廠、醫(yī)院、畜牧養(yǎng)殖場的廢水處理。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及有機(jī)化學(xué)領(lǐng)域，具體涉及一種基于糠醛渣的生物質(zhì)炭，以及該生物質(zhì)炭在吸附抗生素中的應(yīng)用。

背景技術(shù)

糠醛是一種重要的化工原料，在石油精制、化學(xué)工業(yè)、藥物合成、橡膠等領(lǐng)域均有應(yīng)用。該產(chǎn)品最大的優(yōu)點(diǎn)在于它的原料，原料主要以玉米芯、玉米秸稈、稻草、甘蔗渣、花生殼等農(nóng)副產(chǎn)品的廢棄物為主，這些廢棄物是取之不盡，用之不竭的可再生資源。在生物質(zhì)受到高度關(guān)注的今天，應(yīng)該大力發(fā)展糠醛產(chǎn)業(yè)，拓展下游產(chǎn)品，從而解決岌岌可危的能源問題。

我國是糠醛的生產(chǎn)和出口大國，國內(nèi)的生產(chǎn)企業(yè)達(dá)二百多家，年產(chǎn)量大約三十萬噸。據(jù)估計(jì)，每年排出的廢渣有數(shù)百噸。這種廢渣呈酸性，堆放成渣山或者挖坑填埋都會造成環(huán)境污染，而目前的處理方式也是以焚燒供熱為主。在這個(gè)提倡節(jié)能環(huán)保、拒絕浪費(fèi)的今天，這部分生物質(zhì)資源應(yīng)該充分利用。

糠醛渣的pH值約為2，自然風(fēng)干后呈黃褐色，質(zhì)地松軟。其主要成分為纖維素、半纖維素、木質(zhì)素以及少量的氮元素、磷元素等。纖維素、半纖維素、木質(zhì)素三者是構(gòu)成細(xì)胞壁的主要成分，纖維素以其較高的結(jié)晶度在植物細(xì)胞壁中扮演著骨架結(jié)構(gòu)的角色，提高細(xì)胞壁的機(jī)械強(qiáng)度。半纖維素作為細(xì)胞壁的填充物，包裹在纖維素外。木質(zhì)素則起到連接纖維的作用。纖維素是生物質(zhì)的骨架，是一種以葡萄糖為結(jié)構(gòu)單元的線性長鏈高分子聚合物，分子式為(C₆H₁₀O₅)_n，分子量介于5萬-250萬之間。纖維素是微元纖束狀態(tài)，結(jié)晶性很強(qiáng)，在各種外力的作用下，分子鏈間的糖苷鍵或其他共價(jià)鍵容易斷裂，從而降低聚合度。每個(gè)纖維素基環(huán)上含有反應(yīng)能力不同的三個(gè)醇羥基，可發(fā)生酯化、醚化、氧化等多種反應(yīng)。目前，在食品、燃料、醫(yī)藥等領(lǐng)域?qū)⒗w維素轉(zhuǎn)化成小分子的應(yīng)用也是非常廣泛的。半纖維素是由多種不同類型的單糖構(gòu)成的異質(zhì)多聚體，主要的結(jié)構(gòu)單元有：D-葡萄糖基、D-半乳糖醛酸基、D-木聚糖、D-甘露糖基、O-半乳糖基、L-阿拉伯糖基、4-O-甲基-D-葡萄糖醛酸基、D-葡萄糖醛和少量L-鼠李糖基、L-鹽藻糖基和帶有甲氧基、乙酰基的中性糖。半纖維素大多帶有側(cè)鏈，是一種聚合度很低的，相比纖維素分子鏈更短也更容易降解的無定型結(jié)構(gòu)。木質(zhì)素是以苯基丙烷為結(jié)構(gòu)單元，通過醚鍵和碳-碳鍵隨機(jī)的連接構(gòu)成三維復(fù)雜高分子聚合物，分子式為(C₆H₁₁O₂)_n，分子量在幾百到幾百萬之間。其基本的空間結(jié)構(gòu)有愈創(chuàng)木基丙烷、對羥苯基丙烷及紫丁香基丙烷，是植物中僅次于纖維素的最豐富和最重要的的有機(jī)天然高聚物。木質(zhì)素不溶于水，在一定濃度的酸或堿的處理下可水解，但并不能水解成單糖。

生物質(zhì)的轉(zhuǎn)化技術(shù)對實(shí)現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展具有重要意義。廢棄生物質(zhì)原料的資源化利用不僅能夠解決大量排放、堆積和焚燒帶來的污染問題，還能變廢為寶，在農(nóng)作物培育、水污染治理以及化石燃料替代方面有很大的應(yīng)用價(jià)值，產(chǎn)生一定的經(jīng)濟(jì)效益和社會效益。選用糠醛渣為原料，一方面糠醛渣本身富含纖維素、半纖維素和木質(zhì)素，具有潛在的資源轉(zhuǎn)化特質(zhì)；另一方面，我國糠醛渣資源豐富，生物質(zhì)轉(zhuǎn)化也有相關(guān)的技術(shù)成果可以借鑒，若能實(shí)現(xiàn)規(guī)模化贏用，將帶來很大的經(jīng)濟(jì)效益。

鑒于此，特提出本發(fā)明。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的第一目的在于提供一種基于糠醛渣的生物質(zhì)炭。

本發(fā)明的第二目的在于提供上述生物質(zhì)炭的應(yīng)用。

為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明的技術(shù)方案如下：