[發明專利]一種磁性菌糠生物炭及其制備方法和應用

在審

• 申請號: 202210073486.6
• 申請日: 2022-01-21
• 公開（公告）號: CN114436408A
• 公開（公告）日: 2022-05-06
• 發明（設計）人: 蔡愛軍;吉志新;高彬;張志偉;郭艾英;呂景東;田翠云;李欣玥;姬東艷
• 申請（專利權）人: 河北科技師范學院;河北燕塞生物科技有限公司
• 主分類號: C02F3/34
• 分類號: C02F3/34;C02F101/34;C02F101/36;C02F101/38
• 代理公司: 北京慕達星云知識產權代理事務所(特殊普通合伙) 11465
• 代理人: 李冉

本發明公開了一種磁性菌糠生物炭及其制備方法和應用，屬于高級氧化技術領域。尤其涉及了一種內層為菌糠，外層為Fe₃O₄的磁性菌糠生物炭，其能夠催化PMS產生活性自由基，將污染物氧化，尤其是環丙沙星；并篩選出一套適合水解環丙沙星的條件，能夠將環丙沙星降解率提高到96％以上，且具有一定的抗陰離子能力，為高級生物氧化打下一定基礎。

技術領域

本發明屬于高級氧化技術領域，具體涉及一種磁性菌糠生物炭及其制備方法和應用。

背景技術

近年來，抗生素的濫用造成的對人體健康和環境的危害引起人們的廣泛關注，大量喹諾酮類抗生素的使用進入環境并成為環境中新型的重要污染物之一。環丙沙星(ciprofloxacin,CIP)又名環丙氟哌酸，為合成的第三代喹諾酮類抗菌藥物，具有殺菌效果好，廣譜抗菌活性等特點。但是隨著社會經濟的發展，濫用環丙沙星的現象越來越嚴重。研究表明，在溪水中，環丙沙星的濃度在0.01-0.03mg/L之間，其濃度在制藥廢水中已高達31mg/L，在工業廢水中已達到了101g/L，并且它的高穩定性和抗降解性使其在環境中高度積累，通過生物降解或傳統廢水處理技術很難將其去除完全。還有研究發現環丙沙星會對微生物多樣性及活性造成明顯抑制作用，同時對微生物降解同化有機物的能力造成影響。因此尋找一種去除環丙沙星的有效方法是十分有必要的。

菌糠作為食用菌種植業的殘余廢料，國內產量高達1.13億噸/年。將菌糠通過焚燒、填埋等傳統方式處理，容易浪費土地資源，嚴重污染環境。鑒于此，研發綠色、安全、高效的菌糠資源利用方式成為亟待解決的科學技術問題。

生物炭是由生物質經熱解所獲得的一種碳化固體材料，具有較大的比表面積、豐富的表面官能團以及發達的空隙結構。生物炭在能源、環境領域具有廣泛的應用前景。它來自生物質廢料，能夠極大增加生物質的經濟價值，并且可以固定碳素，避免大氣溫室效應。因此，制備生物炭有望成為菌糠資源化利用的有效途。

生物炭在環保、能源等方面具有廣泛的應用前景，但是依然存在分離回收困難等不足之處。如果沒有得到有效回收，生物炭表面吸附的大量有害物質將會造成水資源的二次污染。常用的傳統分離法，易引起濾網堵塞和生物炭流失；浮選法加入的浮選捕收劑容易造成二次污染。鑒于此，制備磁性生物炭便可以利用磁分離技術進行分離。這種方法可以增強生物炭選擇吸附特定污染物質的能力，減少生物炭和吸附質的流失，促進資源循環利用。因此，磁性生物炭具有極為重要的社會、環境和經濟價值。

傳統的處理方法不能有效的降解環丙沙星，目前基于硫酸根自由基(SO4·-，E0＝2.5-3.1V)的高級氧化技術(AOPs)作為一種高效處理難降解污染物的技術受到關注。過一硫酸鹽(PMS)是AOPS中一種常見的氧化劑，具有化學穩定性和環境友好等優點，能通過一定的活化方式產生SO4·-。生物炭與鐵納米粒子之間的協同作用對PMS的活化起著非常重要的作用。

本文將生物廢棄物香菇菌糠和高鐵酸鉀作為碳源和鐵源，通過簡單有效的一鍋法制備了磁性菌糠炭，并將其用作PMS活化劑來降解環丙沙星。研究了PM S用量、材料用量、溶液初始pH、反應溫度、以及共存無機陰離子對反應體系降解的影響。

因此，如何提供一種磁性菌糠生物炭及其制備方法和應用是本領域亟待解決的問題。

發明內容

本發明公開了一種性菌糠生物炭及其制備方法和應用。

為了實現上述目的，本發明采用如下技術方案：

一種磁性菌糠生物炭，包括內層和外層，所述內層為菌糠，外層為Fe₃O₄；

優選的，所述磁性菌糠生物炭比表面積為4-121m²/g，孔容為0.017-0.064cm³/g，孔徑為1.185-3.052nm；

優選的，所述磁性菌糠生物炭比表面積為60m²/g；