CN110227417B - 适于泥水中吸附三氯生的田螺壳改性生物炭及其制备方法 - Google Patents

适于泥水中吸附三氯生的田螺壳改性生物炭及其制备方法 Download PDF

Info

Publication number
CN110227417B
CN110227417B CN201910611307.8A CN201910611307A CN110227417B CN 110227417 B CN110227417 B CN 110227417B CN 201910611307 A CN201910611307 A CN 201910611307A CN 110227417 B CN110227417 B CN 110227417B
Authority
CN
China
Prior art keywords
triclosan
hours
muddy water
product obtained
adsorbing
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
CN201910611307.8A
Other languages
English (en)
Other versions
CN110227417A (zh
Inventor
纪丁愈
邹渝
李云祯
王怡
陈佼
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Sichuan Water Conservancy Vocational College
Original Assignee
Sichuan Water Conservancy Vocational College
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Sichuan Water Conservancy Vocational College filed Critical Sichuan Water Conservancy Vocational College
Priority to CN201910611307.8A priority Critical patent/CN110227417B/zh
Publication of CN110227417A publication Critical patent/CN110227417A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN110227417B publication Critical patent/CN110227417B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Classifications

    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J20/00—Solid sorbent compositions or filter aid compositions; Sorbents for chromatography; Processes for preparing, regenerating or reactivating thereof
    • B01J20/02—Solid sorbent compositions or filter aid compositions; Sorbents for chromatography; Processes for preparing, regenerating or reactivating thereof comprising inorganic material
    • B01J20/20—Solid sorbent compositions or filter aid compositions; Sorbents for chromatography; Processes for preparing, regenerating or reactivating thereof comprising inorganic material comprising free carbon; comprising carbon obtained by carbonising processes
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J20/00—Solid sorbent compositions or filter aid compositions; Sorbents for chromatography; Processes for preparing, regenerating or reactivating thereof
    • B01J20/30—Processes for preparing, regenerating, or reactivating
    • B01J20/3078—Thermal treatment, e.g. calcining or pyrolizing
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J20/00—Solid sorbent compositions or filter aid compositions; Sorbents for chromatography; Processes for preparing, regenerating or reactivating thereof
    • B01J20/30—Processes for preparing, regenerating, or reactivating
    • B01J20/32—Impregnating or coating ; Solid sorbent compositions obtained from processes involving impregnating or coating
    • B01J20/3231—Impregnating or coating ; Solid sorbent compositions obtained from processes involving impregnating or coating characterised by the coating or impregnating layer
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C02—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02F—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02F1/00—Treatment of water, waste water, or sewage
    • C02F1/28—Treatment of water, waste water, or sewage by sorption
    • C02F1/288—Treatment of water, waste water, or sewage by sorption using composite sorbents, e.g. coated, impregnated, multi-layered
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J2220/00—Aspects relating to sorbent materials
    • B01J2220/40—Aspects relating to the composition of sorbent or filter aid materials
    • B01J2220/48—Sorbents characterised by the starting material used for their preparation
    • B01J2220/4812—Sorbents characterised by the starting material used for their preparation the starting material being of organic character
    • B01J2220/4825—Polysaccharides or cellulose materials, e.g. starch, chitin, sawdust, wood, straw, cotton
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J2220/00—Aspects relating to sorbent materials
    • B01J2220/40—Aspects relating to the composition of sorbent or filter aid materials
    • B01J2220/48—Sorbents characterised by the starting material used for their preparation
    • B01J2220/4875—Sorbents characterised by the starting material used for their preparation the starting material being a waste, residue or of undefined composition
    • B01J2220/4881—Residues from shells, e.g. eggshells, mollusk shells
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C02—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02F—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02F2101/00—Nature of the contaminant
    • C02F2101/30—Organic compounds
    • C02F2101/36—Organic compounds containing halogen

Abstract

本发明提供了一种适于泥水中吸附三氯生的田螺壳改性生物炭的制备方法，该制备方法包括如下步骤：(1)将棕榈纤维粉末浸泡在氢氟酸中0.5～3小时之后烘干，并按照重量比1:7～10的比例与田螺壳粉末混合；(2)将步骤(1)所得物置于炭化炉中，通入氮气保护，于500‑700℃下高温炭化0.5‑3小时；(3)对步骤(2)所得物进行两步改性；(4)取步骤(3)所得物固相物，并于40～50℃下烘干，即得。本发明对于三氯生含量为30mg/L·泥水中的三氯生的去除率达到82％，对30mg/L三氯生水溶液的最大吸附量达到1160mg/g。

Description

适于泥水中吸附三氯生的田螺壳改性生物炭及其制备方法
技术领域
本发明涉及污染物处理技术领域，具体涉及一种适于泥水中吸附三氯生的田螺壳改性生物炭及其制备方法。
背景技术
如今，三氯生是最为常见的药品与个人护理品的污染物之一，在25℃下的溶解度为10～20mg/L，几乎无挥发性。因其具有抗菌性，其广泛被用于药品、个人护理品的制备当中，使得三氯生的排放量较大，成为威胁人们健康安全的重大隐患。三氯生常存在于市政污染物中，使得三氯生的处理较为困难，尤其是当其混于污泥中时，由于其水溶性不高，使得污泥中的三氯生经常难以得到很好的处理。
目前，处理三氯生的技术多数停留在单一的环境中，比如单一的三氯生溶液，在模拟现实的环境中处理三氯生的技术较少。本发明的发明人在前期的研究中，获得了一种在广泛pH下高效去除污水中三氯生的载体，这种载体可以在不同的pH中实现对于三氯生的处理，该载体已申请专利，专利号为201610606350.1。不过，这种载体仅仅考虑了现实环境中pH的变化较大的情况，却未考虑到三氯生常常存在于泥水体系(即含较多泥的水中)中，当利用一般的吸附剂在该体系对三氯生进行处理时，常常因泥的阻挡接触和三氯生迁移至泥相中，而造成三氯生难以得到吸附去除。
为了克服三氯生在泥水体系中难以被去除的缺点，本领域人员常通过添加鼠李糖脂来实现三氯生在水中的增溶，从而实现增强吸附剂对水-泥体系中对于三氯生的吸附去除。不过，这种方法在实际中并不适用，这是因为该方法需要在待处理体系中加入鼠李糖脂，但现实中的环境通常是动态的，其中的污水是流动的，使得这种方法难以实现预期的增溶效果。
因此，本领域需要一种无需事前增溶便能实现在泥水体系中对三氯生具有高效去除能力的吸附剂。
发明内容
针对现有技术的缺点，本发明的目的在于提供一种无需事前增溶便能实现在泥水体系中对三氯生具有高效去除能力的吸附剂。同时，该吸附剂主要是以田螺壳为原料，所制备的吸附剂为改性生物炭。为了实现上述目的，本发明提供的适于泥水中选择性吸附三氯生的田螺壳改性生物炭的制备方法包括如下步骤：
(1)将棕榈纤维粉末浸泡在氢氟酸中0.5～3小时之后烘干，并按照重量比1:7～10的比例与田螺壳粉末混合；
(2)将步骤(1)所得物置于炭化炉中，通入氮气保护，于500-700℃下高温炭化0.5-3小时；
(3)对步骤(2)所得物进行两步改性，第1)步改性方法为：按重量比1:(2～3):(0.5～1.5):20的比例，将步骤(2)所得物与FeS04·7H20、Ni(N03)2·6H20和去离子水充分搅拌混合，并进行超声处理10～20分钟，取固相物并干燥；将第1)步改性后所得物按照重量体积比1g:15ml的比例，置于改性剂中，于25～30℃中震荡反应2～3小时；所述改性剂由Paenibacillus sp.CGMCC No.2040菌发酵液的上清液和溴化十六烷基吡啶按体积比10:1组成；
(4)取步骤(3)所得物固相物，并于40～50℃下烘干，即得。
在本发明的研究中，发明人首先仅利用田螺壳作为原料按照上述方法步骤(未添加Paenibacillus sp.CGMCC No.2040菌发酵液的上清液)来制备改性生物炭，但发现所得改性生物炭对于泥水体系中三氯生的吸附效果不佳。在此基础上，发明人尝试利用混合原料，先后选取了沸石、蒙脱石与田螺壳混合，但效果均不好。在不断的摸索下，发明人发现利用棕榈纤维与田螺壳作为混合原料所得效果较好。
在上述基础上，发明人尝试利用生物活性物质对生物炭进行改性，发现当在步骤(3)的第2)步改性时将Paenibacillus sp.CGMCCNo.2040菌发酵液的上清液与常用的表面改性剂溴化十六烷基吡啶进行混合后，大幅提高了改性生物炭在泥水体系中对于三氯生的吸附。这个结果令人惊喜，其机理尚在研究当中。利用细菌发酵物对环境污染物进行吸附的研究目前已有不少，主要集中在重金属污染物上，其机理主要是细菌分泌的蛋白或者胞外多糖与重金属产生絮凝作用。本发明添加Paenibacillus sp.CGMCC No.2040发酵液上清液进行改性后能大幅提高对三氯生的吸附的机理可能是赋予了所得生物炭表面对于三氯生的生物分子层面的亲和吸附或者增多了吸附位点。
所述田螺壳粉末的粒径为0.7～0.8mm，和/或，所述棕榈纤维粉末的粒径为0.2～0.3mm。
作为本发明的一个优选方法，步骤(2)中，炭化温度为600℃，炭化时间为1.5小时。
作为本发明的一个优选方法，步骤(3)所得物与FeS04·7H20和Ni(N03)2·6H20的重量比为1:2.5:1。
步骤(3)中，Paenibacillus sp.CGMCC No.2040菌发酵液的制备方法为：将Paenibacillus sp.CGMCC No.2040的活化菌液按体积比1％接种于培养基中培养36～54小时，所述培养基的成分为：牛肉膏0.5g/L，蛋白胨1g/L，NaCl 0.5g/L，pH＝7。
本发明的另外一个目的在于提供由上述方法制备得到的适于泥水中吸附三氯生的田螺壳改性生物炭。
本发明的有益效果：
本发明对于三氯生含量为30mg/L·泥水中的三氯生的去除率达到82％，对30mg/L三氯生水溶液的最大吸附量达到1160mg/g。
具体实施方式
下面通过实施例对本发明进行具体描述，有必要在此指出的是以下实施例只是用于对本发明进行进一步的说明，不能理解为对本发明保护范围的限制，该领域的技术熟练人员根据上述发明内容所做出的一些非本质的改进和调整，仍属于本发明的保护范围。
实施例1
1、主要原料及试剂：棕榈纤维粉末(粒径分布为0.2～0.3mm，平均粒径0.22mm)、氢氟酸(分析纯)、田螺壳(圆田螺(Cipangopaludina)的壳体)、Paenibacillus sp.CGMCCNo.2040购于中国普通微生物菌种保藏管理中心。
2、Paenibacillus sp.CGMCC No.2040菌发酵液的上清液的制备：
(1)取Paenibacillus sp.CGMCC No.2040菌苔接种于培养基中，在25～35℃温度下以转速为120～160r/min的摇床振荡培养24h完成活化；培养基成分：牛肉膏0.5g/L，蛋白胨1g/L，NaCl 0.5g/L，pH＝7。
(2)将Paenibacillus sp.CGMCC No.2040的活化菌液按体积比1％接种于培养基中培养36小时，所述培养基的成分为：牛肉膏0.5g/L，蛋白胨1g/L，NaCl 0.5g/L，pH＝7。
(3)离心，取上清液。
3、适于泥水中吸附三氯生的田螺壳改性生物炭的制备：
(1)将棕榈纤维粉末浸泡在氢氟酸中2小时之后烘干，并按照重量比1:7的比例与田螺壳粉末混合；
(2)将步骤(1)所得物置于炭化炉中，通入氮气保护，于600℃下高温炭化1.5小时；
(3)对步骤(2)所得物进行两步改性，第1)步改性方法为：按重量比1:(2～3):(0.5～1.5):20的比例，将步骤(2)所得物与FeS04·7H20、Ni(N03)2·6H20和去离子水充分搅拌混合，并进行超声处理10～20分钟，取固相物并干燥；将第1)步改性后所得物按照重量体积比1g:15ml的比例，置于改性剂中，于25～30℃中震荡反应3小时；所述改性剂由Paenibacillus sp.CGMCC No.2040菌发酵液的上清液和溴化十六烷基吡啶按体积比10:1组成；
(4)取步骤(3)所得物固相物，并于40～50℃下烘干，即得。
4、制备含三氯生的泥水：
泥的来源：pH＝7.1，有机质含量1.2％，粘粒/粉粒/砂粒含量(16.2％/15.1％/68.7％)。
泥水组成：每1000份去离子水中含800份泥。
含三氯生泥水：在泥水中，三氯生的含量为30mg/L·泥水，pH＝7.0。
对比例1
除了将棕榈纤维改为沸石，改性剂仅采用溴化十六烷基吡啶之外，其余与实施例1一致。
对比例2
除了将棕榈纤维改为蒙脱石，改性剂仅采用溴化十六烷基吡啶之外，其余与实施例1一致。
对比例3
除了改性剂仅采用溴化十六烷基吡啶之外，其余与实施例1一致。
对比例4
除了在步骤(3)时，仅采用第1)步改性之外，其余与实施例1一致。
对比例5
除了在步骤(3)时，仅采用第2)步改性之外，其余与实施例1一致。
对比例6
活性炭颗粒(成分：C＝79.8％，H＝0.56％，O＝2.81％，N＝0.59％)。
对比例7
除了不采用棕榈纤维之外，其余与实施例1一致。
实验例
对实施例1和对比实施例1～7所得物进行三氯生去除率和最大吸附量检测。进行去除率检测时，所用泥水为实施例1的泥水，体积为300ml，改性生物炭或活性炭颗粒的重量为0.5g。最大吸附量为在30mg/L三氯生水溶液中所得的最大吸附量。所得结果如表1所示。
表1
Figure BDA0002122331820000071
注：上述试验数值通过取5次测试值的算术平均值并进行仅保留个位数值的四舍五入处理而得。

Claims (6)

1.适于泥水中吸附三氯生的田螺壳改性生物炭的制备方法，其特征在于，所述制备方法包括如下步骤：
(1)将棕榈纤维粉末浸泡在氢氟酸中0.5～3小时之后烘干，并按照重量比1:7～10的比例与田螺壳粉末混合；
(2)将步骤(1)所得物置于炭化炉中，通入氮气保护，于500～700℃下高温炭化0.5-3小时；
(3)对步骤(2)所得物进行两步改性，第1)步改性方法为：按重量比1:(2～3):(0.5～1.5):20的比例，将步骤(2)所得物与FeSO4 ·7H2O 、Ni(NO3 )2·6H2O 和去离子水充分搅拌混合，并进行超声处理10～20分钟，取固相物并干燥；将第1)步改性后所得物按照重量体积比1g:15ml的比例，置于改性剂中，于25～30℃中震荡反应2～3小时；所述改性剂由Paenibacillus sp.CGMCC No.2040菌发酵液的上清液和溴化十六烷基吡啶按体积比10:1组成；
(4)取步骤(3)所得物固相物，并于40～50℃下烘干，即得。
2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述田螺壳粉末的粒径为0.7～0.8mm，和/或，所述棕榈纤维粉末的粒径为0.2～0.3mm。
3.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤(2)中，炭化温度为600℃，炭化时间为1.5小时。
4.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤(3)所得物与FeSO4 ·7H2O 和Ni(NO3 )2·6H2O 的重量比为1:2.5:1。
5.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤(3)中，Paenibacillus sp.CGMCCNo.2040菌发酵液的制备方法为：将Paenibacillus sp.CGMCC No.2040的活化菌液按体积比1％接种于培养基中培养36～54小时，所述培养基的成分为：牛肉膏0.5g/L，蛋白胨1g/L，NaCl0.5g/L，pH＝7。
6.由权利要求1～5所述任一项制备方法制备得到的适于泥水中吸附三氯生的田螺壳改性生物炭。
CN201910611307.8A 2019-07-08 2019-07-08 适于泥水中吸附三氯生的田螺壳改性生物炭及其制备方法 Active CN110227417B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201910611307.8A CN110227417B (zh) 2019-07-08 2019-07-08 适于泥水中吸附三氯生的田螺壳改性生物炭及其制备方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201910611307.8A CN110227417B (zh) 2019-07-08 2019-07-08 适于泥水中吸附三氯生的田螺壳改性生物炭及其制备方法

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN110227417A CN110227417A (zh) 2019-09-13
CN110227417B true CN110227417B (zh) 2022-05-06

Family

ID=67856834

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201910611307.8A Active CN110227417B (zh) 2019-07-08 2019-07-08 适于泥水中吸附三氯生的田螺壳改性生物炭及其制备方法

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN110227417B (zh)

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN112239268A (zh) * 2020-10-10 2021-01-19 国投生物科技投资有限公司 生物炭颗粒在厌氧活性污泥驯化中的应用和厌氧活性污泥及其驯化方法和应用

Family Cites Families (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
BE1019442A4 (nl) * 2010-08-05 2012-07-03 Nooten Thomas Van Geexpandeerde kleikorrels voor de verwijdering van gehalogeneerde verbindingen uit water.
CN103833144B (zh) * 2014-01-06 2015-08-12 东北大学 一种利用产絮菌发酵液去除水中重金属离子的方法
CN104475016A (zh) * 2014-11-13 2015-04-01 蚌埠德美过滤技术有限公司 一种添加表面活性剂进行改性的活性炭滤料及其制备方法
CN105664854A (zh) * 2016-03-25 2016-06-15 华东理工大学 一种生物炭负载纳米铁镍双金属材料制备方法及应用
CN106000314B (zh) * 2016-07-13 2018-07-27 浙江弘哲生物技术有限公司 一种负载微生物的活性炭的制备方法
CN106111061B (zh) * 2016-07-29 2018-05-29 四川水利职业技术学院 广泛pH下高效去除污水中三氯生的载体及其制备方法
CN107540062B (zh) * 2017-09-28 2020-08-07 上海师范大学 一种铁氧体磁性纳米颗粒去除水中双氯芬酸的方法
CN109092250A (zh) * 2018-10-17 2018-12-28 东北农业大学 生物炭-Ni/Fe层状双氢氧化物复合材料的制备方法及应用

Also Published As

Publication number Publication date
CN110227417A (zh) 2019-09-13

Similar Documents

Publication Publication Date Title
Zhou et al. Mechanism of humic acid colour removal from natural waters by fungal biomass biosorption
CN107639106B (zh) 低品位凹凸棒石原矿重金属固化材料及其对污染土壤进行原位修复的方法
CN112657465B (zh) 磁性生物炭的制备方法和处理尾矿废水的方法
Shanmugam et al. Bi-model cationic dye adsorption by native and surface-modified Trichoderma asperellum BPL MBT1 biomass: from fermentation waste to value-added biosorbent
CN107983312B (zh) 用于去除工业废水中重金属离子的吸附剂组合物
CN110577336B (zh) 一种水产养殖尾水强化絮凝的无害化处理方法
CN110479226B (zh) 一种粘土矿物/农林废弃生物质复合污水处理剂、其制备方法及应用
JP4478022B2 (ja) 重金属吸着剤組成物
CN106943999A (zh) 一种石墨烯改性凹凸棒土吸附剂及制备方法
CN110227417B (zh) 适于泥水中吸附三氯生的田螺壳改性生物炭及其制备方法
CN108067185A (zh) 一种高效污水处理吸附剂的配制及生产方法
CN109609404B (zh) 芽孢杆菌hy-1及其降解有机污染物的应用
CN110614078A (zh) 一种高锰酸钾改性的重金属镉吸附剂的制备
JP2004524967A (ja) ナノ材料を用いた廃水の生化学処理方法
LU500803B1 (en) Biologically modified ceramsite for reducing cadmium and preparation method thereof
JPWO2004058423A1 (ja) 焼却灰中の重金属除去方法
CN115403229B (zh) 一种养殖废水的处理方法
CN109851142B (zh) 一种市政生活污水处理方法
CN107335414B (zh) 一种用于废水处理的生物净化载体
CN104525104A (zh) 一种利用微波改性硅藻土去除垃圾渗滤液中重金属的方法
CN113072164B (zh) 强化类芬顿反应去除效率的活性氧炭及制备和使用方法
CN115055159A (zh) 一种钙改性秸秆生物炭的制备方法及用其同步吸附磷酸盐和四环素的方法
CN109174025B (zh) 一种磁性微藻生物吸附絮凝剂及其吸附废水中铬的方法
CN106745818B (zh) 一种适用于煤化工、焦化工业废水深度处理使用的净水剂
CN112047417A (zh) 一种硅藻土污水处理剂及其制备方法

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant