【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于固废资源化利用与环境保护领域，涉及一种水果废弃物制备的高效生物炭吸附剂及其处理水中氟喹诺酮类抗生素的应用。
技术介绍
1、我国是一个水果生产大国，根据国家统计局数据显示，2022年我国水果产量超过三亿吨，同时全国人均水果占有量超过200公斤。但在水果丰产和高需求的背景下，每日产生了大量的水果废弃物，这些废弃物可能会严重影响气候、水体、土地和整体生物多样性，由此造成的环境问题也日益显著。根据联合国粮食及农业组织报告称，每年有10亿吨食物被浪费，其中60％来自固体食物浪费，包括水果的副产品，如果壳、种子和果核等，最终造成严重的废物处理问题。尤其是硬皮水果，例如荔枝和龙眼，产生的果壳和果核由于硬度较高的特点较一般水果废弃物更难被自然降解，由此产生较大的环境污染隐患。尽管我国已制定相关法律法规对固体废物进行规范化管理，但对水果废弃物的管理及处理的重视仍远远不够。
2、氟喹诺酮类抗生素自20世纪80年代以来一直用于人类健康和畜牧业，由于其广泛的活性和良好的药代动力学，氟喹诺酮类药物成为最受欢迎的抗生素之一。但随着氟喹诺酮类抗生素的普及程度高度飞跃的同时，不合理的使用及排放问题对环境的不良影响愈发显著，在不同的环境区域均检测到了残余抗生素痕迹，不仅造成环境污染更有可能对人体健康造成威胁。
3、吸附技术是首选和最适用的环境去污方法之一，因为其具有高效性，经济性及实用性的特点。吸附剂决定着吸附效果的好坏，也要符合廉价且易制的要求。生物炭是在无氧或限氧条件下，生物质经过高温热解得到的黑色含碳固体。生物炭具有多
4、目前亦有不少研究使用生物炭对氟喹诺酮类抗生素废水进行吸附处理。cn116474720b使用赤泥改性秸秆生物炭制备磁吸吸附剂对氟喹诺酮类抗生素进行处理，但其吸附容量仍有一定提升空间；cn110227416b和cn114160098a都以二沉池污泥为原料制备生物炭并用双金属进行改性对氟喹诺酮类抗生素进行高效处理，但二者所使用的改性材料均价格昂贵且步骤繁琐，对其投入生产具有一定困难；cn106732353a使用木屑、秸秆及果壳等原料制备生物炭对抗生素进行高效处理，展示了农业废弃物制备吸附剂的巨大潜力。
5、荔枝和龙眼作为我国南方典型的热带水果代表，在中国的年均产量超过150万吨，从而产生了大量的固体废物。荔枝和龙眼产生的果壳和果核均含有丰富的基团，其中果壳具有丰富的羟基、羧基和酰胺基团等多种官能团，果核中富含以胶原蛋白、没食子酸为主的酚类化合物，因此利用荔枝和龙眼的废弃物热解制备生物炭能够生产出天然氮掺杂的生物炭，使其与氟喹诺酮类抗生素之间产生大量氢键，具有极好的污染物富集能力。使用废弃龙眼核制备生物炭吸附剂在固体废物回收和环境保护领域具有巨大的潜力。
技术实现思路
1、本专利技术的目的是克服现有技术的不足，提供一种原料环保，成本低廉，操作简单以及吸附效果高效的生物炭吸附剂及其制备方法与处理氟喹诺酮类抗生素的应用。
2、为了实现上述目的，本专利技术采用如下技术方案：
3、一种生物炭吸附剂的制备方法，包括如下步骤：
4、步骤一、高温热解制备原始生物炭：
5、(1)将水果废弃物龙眼核置于太阳下暴晒至恒重，使用粉碎机进行粉碎搅打，并通过60目筛网进行筛分得到生物质粉末；
6、(2)将生物质粉末置入马弗炉中，先升温至300℃，并保持20min，然后再次升温至400～800℃，并保持90～150min；
7、(3)待热解产物冷却至室温后，转移至研钵并研磨，然后通过60目筛网进行筛分得到龙眼核原始生物炭；
8、步骤二、采用浸渍法改性龙眼核原始生物炭：
9、(1)将龙眼核原始生物炭加入盐酸溶液中；
10、(2)将混合液在50℃水浴下持续振荡；
11、(3)分别用无水乙醇和去离子水洗涤抽滤，直至滤出液中性；
12、(4)分离出改性生物炭粉末，置于70℃的烘箱内烘干，研磨后得到盐酸浸渍改性的龙眼核生物炭吸附剂。
13、作为优选的，在上述的制备方法中：步骤一(2)所述马弗炉的升温速率为16℃/min。
14、作为优选的，在上述的制备方法中：步骤二(1)所述盐酸溶液浓度为3mol/l。
15、上述龙眼核生物炭吸附剂在处理水中氟喹诺酮类抗生素的应用。所述氟喹诺酮类抗生素为加替沙星(gat)、诺氟沙星(nor)或洛美沙星(lom)。
16、利用上述龙眼核生物炭吸附剂吸附水中氟喹诺酮类抗生素的方法，包括如下步骤：
17、(1)采用静态吸附法：将投加了龙眼核生物炭吸附剂的氟喹诺酮类抗生素溶液置于水浴摇床中振荡，调节氟喹诺酮类抗生素废水的ph值范围为3～11，氟喹诺酮类抗生素初始浓度为20～80mg/l；龙眼核生物炭吸附剂的投加量为0.2～1.2g/l；
18、或(2)采用动态吸附法：动态吸附实验的装置为内径1cm、长度30cm的玻璃吸附柱，柱底填入龙眼核生物炭吸附剂作为吸附剂，并在柱顶填入4g石英砂以保证进水溶液与吸附剂均匀接触；氟喹诺酮类抗生素初始浓度为200～300mg/l，吸附柱床层高度为1.65～2.8cm，氟喹诺酮类抗生素溶液的注入流速为0.4ml/min。
19、作为优选的，在上述的方法中：步骤(1)中，抗生素废水的ph＝7，加替沙星的初始浓度为40mg/l，诺氟沙星的初始浓度为50mg/l，洛美沙星的初始浓度为70mg/l，龙眼核生物炭吸附剂的投加量为0.6g/l。
20、作为优选的，在上述的方法中：步骤(2)中，龙眼核生物炭吸附剂的添加量为0.8g，氟喹诺酮类抗生素的浓度为300mg/l。
21、与现有技术相比，本专利技术具有如下有益效果：
22、1、本专利技术以水果废弃物作为原料，通过高温热解制备原始生物炭，在使用浸渍法以盐酸处理原始生物炭制备改性生物炭。考虑多因素影响，探究不同生物质原料(荔枝核，龙眼核和龙眼壳等)、不同热解温度以及不同停留时间变化对吸附性能的影响﹐最终确定采用龙眼核作为原料，制备得到的原始生物炭比表面积达高170.44m2/g，对该原始生物炭进行改性，制备得到的龙眼核生物炭吸附剂比表面积达420.58m2/g，改性后比改性前比表面积提高了146.76％。
23、2、本专利技术使用龙眼核作为原料，热解温度为600℃，停留时间为120min所制成的原始生物炭吸附容量最高，进一步改性所制成的盐酸浸渍龙眼核生物炭对氟喹诺酮类抗生素的去除率达99.6％，对加替沙星、诺氟沙星和洛美沙星最佳吸附容量达到77.26～119.79mg/g，高于商用活性炭对氟喹诺酮类抗生素的吸附容量的40％，吸附率较商用活性炭提高了17.12～52.06％，使得废水中的氟喹诺酮类抗生素被有效去除，保证了人们的用水安全。
24、3、本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种生物炭吸附剂的制备方法，其特征在于包括如下步骤：
2.如权利要求1所述的制备方法，其特征在于：步骤一(2)所述马弗炉的升温速率为16℃/min。
3.如权利要求2的制备方法，其特征在于：步骤二(1)所述盐酸溶液浓度为3mol/L。
4.权利要求1所述龙眼核生物炭吸附剂在处理水中氟喹诺酮类抗生素的应用。
5.如权利要求4所述的应用，其特征在于，所述氟喹诺酮类抗生素为加替沙星、诺氟沙星或洛美沙星。
6.利用权利要求1所述龙眼核生物炭吸附剂吸附水中氟喹诺酮类抗生素的方法，其特征在于包括如下步骤：
7.如权利要求6所述的方法，其特征在于步骤(1)中，抗生素废水的pH＝7，加替沙星的初始浓度为40mg/L，诺氟沙星的初始浓度为50mg/L，洛美沙星的初始浓度为70mg/L，龙眼核生物炭吸附剂的投加量为0.6g/L。
8.如权利要求6所述的方法，其特征在于步骤(2)中，龙眼核生物炭吸附剂的添加量为0.8g，氟喹诺酮类抗生素的浓度为300mg/L。
【技术特征摘要】
1.一种生物炭吸附剂的制备方法，其特征在于包括如下步骤：
2.如权利要求1所述的制备方法，其特征在于：步骤一(2)所述马弗炉的升温速率为16℃/min。
3.如权利要求2的制备方法，其特征在于：步骤二(1)所述盐酸溶液浓度为3mol/l。
4.权利要求1所述龙眼核生物炭吸附剂在处理水中氟喹诺酮类抗生素的应用。
5.如权利要求4所述的应用，其特征在于，所述氟喹诺酮类抗生素为加替沙星、诺氟沙星或洛美沙星。
6....
【专利技术属性】
技术研发人员：何熙璞，罗昱，陈键灏，熊建华，朱红祥，
申请(专利权)人：广西大学，
类型：发明
国别省市：
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