一种生物炭衍生的溶解性有机物的制备方法及其应用技术

本发明专利技术公开一种生物炭衍生的溶解性有机物的制备方法及应用，将生物炭与超纯水混合，放入摇床振荡，然后超声、离心，用0.45微米的滤膜过滤，滤液冷冻干燥得到生物炭衍生的溶解性有机物，此物质能够高效降解液相中的PNP，本发明专利技术制备工艺简单，成本较低廉，在处理有机污水、工业废水和土壤洗脱液方面具有广阔的应用前景。景。

【技术实现步骤摘要】
一种生物炭衍生的溶解性有机物的制备方法及其应用


[0001]本专利技术属于有机污染废水处理和土壤污染修复领域，具体涉及一种生物炭衍生的溶解性有机物的制备方法及其应用。

技术介绍

[0002]生物炭是一种富含碳的固体物质，在有限的氧气条件下通过热解产生。生物炭具有独特的物理和化学特性，包括大的比表面积、复杂的孔隙结构和氧化还原特性。作为一种多功能的材料，生物炭可以提高土壤肥力，并对被污染的水和土壤进行修复作为吸附剂之一，由于其优良的性能和低成本，生物炭在环境中降解有机污染物方面吸引了越来越多的关注。
[0003]对硝基苯酚(PNP)，又被称为4
‑
硝基酚，是一种带有苯环结构的有机物。通常用于合成染料、增塑剂、杀虫剂、医药、农药产品以及木材或皮革防腐剂中，是化工生产过程中十分重要的一种精细中间体，在工业生产中有着广泛的应用。但是在工业生产过程中经常会造成大量的污染，尤其是工业废水的排放，农业灌溉等更是直接严重的影响了我们的水源。所以，在生活废水及工业污水中可能会含有大量的PNP，这将严重污染生态环境，影响人们的生命安全及生产生活。各种处理方法，包括吸附法，还原降解，催化降解，生物降解，高级氧化过程和电化学方法已用于降解水溶液中的PNP。许多单独使用生物炭也可以降解PNP，自由基在其降解中发挥一定的作用。
[0004]目前生物炭大多被直接用作降解PNP的吸附剂，但通过吸附降解污染物只是将污染物固定，并不能彻底地降解污染物，然而除了吸附作用，生物炭对PNP还存在降解作用，但原始的生物炭的降解能力有限。

技术实现思路

[0005]针对现有技术存在的问题，本专利技术提供一种生物炭衍生的溶解性有机物的制备方法，得到的生物炭衍生物(BDOM)，用于高效降解水体中的PNP。
[0006]本专利技术技术方案如下：
[0007]一种生物炭衍生的溶解性有机物的制备方法，具体步骤如下：
[0008]将生物炭与超纯水充分混合，放入摇床中振荡，再超声30分钟后离心，用0.45微米的滤膜过滤，将滤液放入冷冻干燥机中冷冻干燥，得到生物炭衍生的溶解性有机物。
[0009]所述生物炭的制备方法，具体步骤如下：
[0010]将木屑粉碎后过60目筛，然后将上述处理好的原料放入旋转管式炉中，在氮气气氛下，并按以下程序升温：以5℃/分钟的速度从室温线性加热至105℃；在105℃保温45分钟；再以5℃/分钟的速度线性加热至500
‑
700℃并保温2小时，然后冷却至环境温度，待生物炭冷却至室温后，用超纯水洗至pH≈7，得到水洗后的生物炭。
[0011]所述生物炭与超纯水的质量体积比g:mL为1:10
‑
12。
[0012]所述摇床中振荡的转速为120
‑
160rpm，时间为50
‑
70小时。
[0013]所述离心转速为2000
‑
4000rpm，离心时间为10
‑
20分钟。
[0014]本专利技术还提供所述生物炭衍生的溶解性有机物应用于分解有机污染物对硝基苯酚(PNP)，本专利技术分离出的BDOM具有大量暴露在外的具有氧化还原活性的官能团，由此也具有更高的EEC，使其与有机污染物的电子交换增加，从而高效降解有机污染物对硝基苯酚(PNP)。
[0015]现有技术相比，本专利技术的优点在于：
[0016](1)本专利技术使用的原材料是生物炭，价格低廉，易于制备。
[0017](2)与现有的利用原始生物炭降解水体中有机污染物的方法相比，本专利技术的生物炭衍生物(BDOM)降解水体中有机污染物的效率更高。
[0018](3)本专利技术中利用生物炭制备生物炭衍生物的操作过程简单，制备快速，生产周期短，不需要特殊的化工设备，易于实现工业化生产。
[0019](4)本专利技术所得产品无毒，对环境友好。
附图说明
[0020]图1为B5、B7、WB5、WB7、BDOM5和BDOM7对PNP降解效果和降解能力图；
[0021]图2为BDOM5和BDOM7的得电子能力(EAC)和失电子能力(EDC)图；
[0022]图3为BDOM对PNP的降解产物和降解机制。
具体实施方式
[0023]下面通过具体实施例对本专利技术作进一步说明，阐述本专利技术的突出特点和显著进步，仅在于说明本专利技术，本专利技术的保护范围并不局限于所述内容。
[0024]实施例1
[0025]一种生物炭衍生的溶解性有机物的制备方法，具体步骤如下：
[0026](1)将木屑粉碎后过60目筛，然后将上述处理好的原料放入旋转管式炉中，在氮气气氛下，并按以下程序升温：以5℃/分钟的速度从室温线性加热至105℃；在105℃保温45分钟；再以5℃/分钟的速度线性加热至600℃并保温2小时，然后冷却至环境温度，待生物炭冷却至室温后，用超纯水洗至pH≈7，得到水洗后的生物炭；
[0027](2)将制备好的生物炭(50g)与超纯水(600mL)充分混合，放入摇床(120rpm)中振荡70小时然后超声30分钟，将浸出液以转速2000转/分钟离心20分钟得到上清液；将上清液通过0.45微米的膜过滤后得到滤液；将滤液冷冻干燥得到粉末状的生物炭衍生物。
[0028]实施例2
[0029]一种生物炭衍生的溶解性有机物的制备方法，具体步骤如下：
[0030](1)将木屑粉碎后过60目筛，然后将上述处理好的原料放入旋转管式炉中，在氮气气氛下，按以下程序升温：以5℃/分钟的速度从室温线性加热至105℃；在105℃保温45分钟；再以5℃/分钟的速度线性加热至500℃并保温2小时，然后冷却至环境温度，待生物炭冷却至室温后即得到生物炭，用超纯水洗至pH≈7，得到水洗后的生物炭；
[0031](2)将制备好的生物炭(50g)与超纯水(550mL)充分混合，放入摇床(160rpm)中振荡50小时然后超声30分钟，将浸出液以转速4000转/分钟离心10分钟得到上清液；将上清液通过0.45微米的膜过滤后得到滤液；将滤液冷冻干燥得到粉末状的生物炭衍生物。
[0032]实施例3
[0033]一种生物炭衍生的溶解性有机物的制备方法，具体步骤如下：
[0034](1)将木屑粉碎后过60目筛，然后将上述处理好的原料放入旋转管式炉中，在氮气气氛下，按以下程序升温：以5℃/分钟的速度从室温线性加热至105℃；在105℃保温45分钟；再以5℃/分钟的速度线性加热至700℃并保温2小时，然后冷却至环境温度，待生物炭冷却至室温后即得到生物炭，标记为B7，用超纯水洗至pH≈7，得到水洗后的生物炭，标记为WB7；
[0035](2)将制备好的生物炭(50g)与超纯水(500mL)充分混合，放入摇床(150rpm)中振荡60小时然后超声30分钟，将浸出液以转速3000转/分钟离心15分钟得到上清液；将上清液通过0.45微米的膜过滤后得到滤液；将滤液冷冻干燥得到粉末状的生本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种生物炭衍生的溶解性有机物的制备方法，其特征在于，具体步骤如下：将生物炭与超纯水充分混合，放入摇床中振荡，再超声30分钟后离心，用0.45微米的滤膜过滤，将滤液冷冻干燥，得到生物炭衍生的溶解性有机物。2.根据权利要求1所述生物炭衍生的溶解性有机物的制备方法，其特征在于，所述生物炭的制备方法，具体步骤如下：将木屑粉碎后过60目筛，在氮气气氛下，以5℃/分钟的速度从室温线性加热至105℃；在105℃保温45分钟；再以5℃/分钟的速度线性加热至500
‑
700℃并保温2小时，待生物炭冷却至室温后，用超纯水洗至中性，得到水洗后的生物炭。3.根据权利要求1所述生物炭衍生...

【专利技术属性】
技术研发人员：张鹏，
申请(专利权)人：昆明理工大学，
类型：发明
国别省市：