一种小龙虾壳生物炭及其制备方法和应用技术

本发明专利技术涉及废水处理技术领域，尤其涉及小龙虾壳生物炭及其制备方法和应用，包括以下步骤：将生物质小龙虾壳用超纯水和乙醇洗涤，干燥，粉碎，研磨得到小龙虾壳原料粉末；将所述小龙虾壳原料粉末在预定温度下进行热解；将热解后的小龙虾壳原料粉末冷却，研磨，过筛，洗涤，干燥得到热解生物质；将

【技术实现步骤摘要】
一种小龙虾壳生物炭及其制备方法和应用


[0001]本专利技术涉及废水处理
，尤其涉及一种小龙虾壳生物炭及其制备方法和应用
。

技术介绍

[0002]现代的制药工业，有大量的制药废水会进入生态环境中，而制药废水中常见的有机污染物有四环素和金霉素
。
四环素进入人体会破坏人体的免疫系统，损害肾脏，增加癌变风险，进入环境会使病原微生物变成抗生素抗性细菌
。
金霉素进入人体会致机体畸形，引起细胞损伤，因此对于废水中四环素类抗生素的去除十分必要
。
[0003]现有技术中处理制药废水中抗生素常见的办法如下，物理方法
(
混凝沉淀
、
膜分离
、
吸附法
)、
化学方法
(
光催化氧化
、
电化学氧化
、
高级氧化法
)
及生物法
(
好氧处理法
、
厌氧处理法和厌氧
‑
好氧处理法
)。
其中吸附法常通过生物炭极性吸附，由于生物炭主要以废弃物为原料，具有资源回收利用
、
成本低
、
吸附能力强的优点
。
另外，生物炭也能作为催化剂运用于高级氧化技术中
。
高级氧化技术是一种采用氧化剂将难以生物降解的有机污染物降解为无毒或低毒性的小分子物质的修复技术
。
[0004]过硫酸盐是高级氧化技术中常用的氧化剂，但过硫酸盐去除有机物的反应速率较慢，常需要通过催化剂活化使其产生自由基，进而高效降解有机物
。
过硫酸盐常用到的活化方法有碳基材料活化和过渡金属活化，但是碳基材料活化法对四环素和金霉素的去除效果差，而过渡金属离子活化法去除效果好，但是容易出现团聚问题，对催化性能和重复利用性造成影响，大大增加处理成本
。

技术实现思路

[0005]本专利技术的目的在于克服现有技术的不足，本专利技术提供了一种小龙虾壳生物炭，其制备成本低，能够高效催化活化过硫酸盐，且能多次重复使用
。
[0006]本专利技术还提供了一种小龙虾壳生物炭的制备方法，其制备工序少，且制备出的生物炭对过硫酸盐有良好的活化作用
。
[0007]本专利技术还提供了一种小龙虾壳生物炭的应用，其能高效去除制药废水中的四环素和金霉素，且处理成本低
。
[0008]为了解决上述问题，本专利技术提出了一种小龙虾壳生物炭的制备方法，包括以下步骤：
[0009]S1、
将生物质小龙虾壳用超纯水和乙醇洗涤，干燥，粉碎，研磨得到小龙虾壳原料粉末；
[0010]S2、
将所述小龙虾壳原料粉末在预定温度下进行热解；
[0011]S3、
将热解后的小龙虾壳原料粉末冷却，研磨，过筛，洗涤，干燥得到热解生物质；
[0012]S4、
将
Co(NO3)2·
6H2O
和
Fe(NO3)3加入到超纯水进行溶解得到钴铁离子溶液，将预定量的所述热解生物质加入到钴铁离子溶液，震荡均匀并浸渍
10h
～
15h
后干燥，得到预制
品生物炭；
[0013]S5、
将所述预制品生物炭在
550℃
～
700℃
的温度下，煅烧
2h
～
3.5h
得到所述小龙虾壳生物炭
。
[0014]作为上述技术方案的改进，步骤
S2
中，所述小龙虾壳的热解温度为
400℃
～
800℃
，热解时间为
0.5h
～
2.0h。
[0015]作为上述技术方案的改进，所述热解过程的升温速率为
5℃/min
～
10℃/min。
[0016]作为上述技术方案的改进，步骤
S4
中，所述
Co(NO3)2·
6H2O
和
Fe(NO3)3的摩尔比为
(10
～
20):5。
[0017]作为上述技术方案的改进，步骤
S3
中，将冷却后的小龙虾壳原料粉末研磨至过
50
目～
100
目筛
。
[0018]本专利技术还提供一种小龙虾壳生物炭，所述小龙虾壳生物炭由上述所述的制备方法制得
。
[0019]本专利技术还提供一种上述所述的小龙虾壳生物炭在去除废水中四环素和金霉素的应用
。
[0020]作为上述技术方案的改进，将小龙虾壳生物炭
、
过硫酸盐与含有四环素和金霉素的废水混合进行氧化降解处理，完成对废水中四环素和金霉素的去除；
[0021]所述废水的
pH
值为5～9，所述小龙虾壳生物炭的投加量为
0.5g/L
～
1.5g/L
；所述过硫酸盐的投加量为
0.5mmol/L
～
1.5mmol/L。
[0022]作为上述技术方案的改进，所述过硫酸盐为过硫酸钠
、
过二硫酸钠或过一硫酸氢钾中的一种或多种；所述废水中需降解的有机污物处理前浓度为
0.06g/L
～
0.10g/L。
[0023]作为上述技术方案的改进，所述氧化降解在搅拌条件下进行；所述搅拌的转速为
150r/min
～
300r/min
；所述氧化降解处理过程中的温度为
20℃
～
30℃
；所述氧化降解的时间为
20h
～
24h。
[0024]实施本专利技术具有以下有益效果：
[0025](1)
本专利技术选用厨余垃圾的小龙虾壳作为生物炭的原材料，其原料成本低，对环境友好能有效降低降解水体有机污物的处理成本
。
[0026](2)
小龙虾壳中含有大量的
Ca
2+
，
Ca
2+
的存在下能够提高过硫酸盐对四环素和金霉素的降解效果
。
[0027](3)
本专利技术通过在小龙虾壳制成的生物炭上修饰钴铁离子，使生物炭在吸附四环素和金霉素后，在钴铁离子和过硫酸盐的配合下，能够快速有效对四环素和金霉素进行降解
。
另外，由于生物炭的再生吸附性能强，所制备出的小龙虾壳生物炭，能够多次重复使用有效降低废水处理成本
。
附图说明
[0028]图1是本专利技术小龙虾壳生物炭的实施例1～4的吸附性能折线图；
[0029]图2是本专利技术小龙虾壳生物炭的实施例5～7和实施例3的吸附性能折线图；
[0030]图3是本专利技术小龙虾壳生物炭的实施例3的解吸附本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.
一种小龙虾壳生物炭的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
S1、
将生物质小龙虾壳用超纯水和乙醇洗涤，干燥，粉碎，研磨得到小龙虾壳原料粉末；
S2、
将所述小龙虾壳原料粉末在预定温度下进行热解；
S3、
将热解后的小龙虾壳原料粉末冷却，研磨，过筛，洗涤，干燥得到热解生物质；
S4、
将
Co(NO3)2·
6H2O
和
Fe(NO3)3加入到超纯水进行溶解得到钴铁离子溶液，将预定量的所述热解生物质加入到钴铁离子溶液，震荡均匀并浸渍
10h
～
15h
后干燥，得到预制品生物炭；
S5、
将所述预制品生物炭在
550℃
～
700℃
的温度下，煅烧
2h
～
3.5h
得到所述小龙虾壳生物炭
。2.
如权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤
S2
中，所述小龙虾壳的热解温度为
400℃
～
800℃
，热解时间为
0.5h
～
2.0h。3.
如权利要求2所述的制备方法，其特征在于，所述热解过程的升温速率为
5℃/min
～
10℃/min。4.
如权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤
S4
中，所述
Co(NO3)2·
6H2O
和
Fe(NO3)3的摩尔比为
(10
～...

【专利技术属性】
技术研发人员：李微，张立成，刘强，王宇琦，高原，
申请(专利权)人：沈阳建筑大学，
类型：发明
国别省市：