CN111704191A - 具有高效吸附核黄素的蓝藻生物炭材料的制备方法与应用 - Google Patents

具有高效吸附核黄素的蓝藻生物炭材料的制备方法与应用 Download PDF

Info

Publication number
CN111704191A
CN111704191A CN202010598822.XA CN202010598822A CN111704191A CN 111704191 A CN111704191 A CN 111704191A CN 202010598822 A CN202010598822 A CN 202010598822A CN 111704191 A CN111704191 A CN 111704191A
Authority
CN
China
Prior art keywords
blue algae
riboflavin
biomass
cyanobacteria
biochar
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.)
Pending
Application number
CN202010598822.XA
Other languages
English (en)
Inventor
汪岩山
刘波
支伟茹
黄秋玉
李哲鑫
黄萍萍
罗淑琪
汪日辉
张驷强
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.)
Nantong University
Original Assignee
Nantong University
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 Nantong University filed Critical Nantong University
Priority to CN202010598822.XA priority Critical patent/CN111704191A/zh
Publication of CN111704191A publication Critical patent/CN111704191A/zh
Pending legal-status Critical Current

Links

Images

Classifications

    • 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
    • C02F1/283—Treatment of water, waste water, or sewage by sorption using coal, charred products, or inorganic mixtures containing them
    • 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
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C01—INORGANIC CHEMISTRY
    • C01B—NON-METALLIC ELEMENTS; COMPOUNDS THEREOF; METALLOIDS OR COMPOUNDS THEREOF NOT COVERED BY SUBCLASS C01C
    • C01B32/00—Carbon; Compounds thereof
    • C01B32/30—Active carbon
    • C01B32/312—Preparation
    • C01B32/318—Preparation characterised by the starting materials
    • C01B32/324—Preparation characterised by the starting materials from waste materials, e.g. tyres or spent sulfite pulp liquor
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C01—INORGANIC CHEMISTRY
    • C01B—NON-METALLIC ELEMENTS; COMPOUNDS THEREOF; METALLOIDS OR COMPOUNDS THEREOF NOT COVERED BY SUBCLASS C01C
    • C01B32/00—Carbon; Compounds thereof
    • C01B32/30—Active carbon
    • C01B32/312—Preparation
    • C01B32/342—Preparation characterised by non-gaseous activating agents
    • C01B32/348—Metallic compounds
    • 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
    • C02F2101/34—Organic compounds containing oxygen
    • 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
    • C02F2101/38—Organic compounds containing nitrogen

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Inorganic Chemistry (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Environmental & Geological Engineering (AREA)
  • Analytical Chemistry (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Hydrology & Water Resources (AREA)
  • Water Supply & Treatment (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Preparation Of Compounds By Using Micro-Organisms (AREA)

Abstract

本发明公开了一种具有高效吸附核黄素的蓝藻生物炭材料的制备方法与应用，将打捞的蓝藻过筛子，在烘箱干燥，得到块状蓝藻生物质，用粉碎机粉碎，得到粉末蓝藻生物质；将粉末蓝藻生物质与KOH混合，用锡箔纸包裹，置于管式炉热解，得到热解产物；将热解产物用盐酸清洗，然后过膜，将固体截留在膜表面，再用纯净水清洗至中性；将固体烘干，研磨成粉末，过筛子，即可得到蓝藻生物炭材料。本发明选取蓝藻生物质为原料，利用KOH为活化剂，通过管式炉炭化制得蓝藻生物炭材料。一方面使得废弃蓝藻生物质得到安全处置，避免了二次污染，另一方面，蓝藻生物炭对核黄素具有高吸附功能，为发酵液中核黄素分离提纯提供理论与关键技术支撑。

Description

具有高效吸附核黄素的蓝藻生物炭材料的制备方法与应用
技术领域
本发明具体涉及一种具有高效吸附核黄素的蓝藻生物炭材料及其制备方法与应用。
背景技术
核黄素即维生素B2，是人体必需的外源营养物质，其商业化生产主要利用微生物发酵法，发酵液中的需要对核黄素进行分离提纯，但核黄素分离提纯的传统过程复杂、产品纯度和收益率低、化学药品残留且成本高等缺点，发展高效、无毒害、低成本的核黄素回收技术尤为必要，具有非常重要的环境价值与社会意义。
吸附技术由于其具有操作简单、运行成本低、吸附剂可重复利用、分离效率高且吸附过程不产生毒副产品等特性，在回收液相中的核黄素方面具有巨大应用潜力。吸附技术核心是吸附材料，近些年来，已有许多关于核黄素吸附材料的研究报道，比如沸石、离子液体改性的Fe3O4磁性纳米颗粒以及中孔聚乙烯乙二醇炭等，但这些吸附剂材料因原料来源不够丰富、制备成本较高或对核黄素吸附容量不够理想等因素，限制了它们在回收核黄素方面的实际应用。
发明内容
发明目的：为了解决现有技术的不足，本发明提供了一种具有高效吸附核黄素的蓝藻生物炭材料及其制备方法与应用，利用废弃蓝藻生物质为原料，制备出高效回收核黄素的蓝藻生物炭材料，为发酵液中核黄素分离提纯提供理论与关键技术支撑。
技术方案：一种具有高效吸附核黄素的蓝藻生物炭材料的制备方法，包括如下步骤：
步骤(1)、将打捞的蓝藻过20目筛子，然后在105℃烘箱干燥，得到块状蓝藻生物质，之后将块状蓝藻生物质用粉碎机粉碎，得到粉末蓝藻生物质；
步骤(2)、将粉末蓝藻生物质与KOH按照质量比1:1混合，用锡箔纸包裹，置于管式炉热解，得到热解产物；
步骤(3)、将热解产物用5％盐酸清洗，中和热解产物中的KOH，然后利用循环水泵抽滤杯过0.45um膜，将固体截留在膜表面，然后再用纯净水清洗至中性；再将固体置于60℃烘箱干燥，干燥之后的固体用玛瑙研钵研磨成粉末，过100目筛子，即可得到最终的蓝藻生物炭材料。
进一步的，所述步骤(2)中，热解条件如下：800℃热解3h；升温速率：10℃/min；管式炉内气氛：惰性气体N2。
一种具有高效吸附核黄素的蓝藻生物炭材料的应用，将制得的蓝藻生物炭材料用于回收溶液中有价值成分核黄素应用，具体步骤如下：
称取蓝藻生物炭投入核黄素溶液中，控制恒温摇床温度25℃，转速150rpm，反应4h，离心，离心速度为6000rpm，离心时间为5min，获得上清液，用分光光度计检测反应后溶液中核黄素浓度，可计算得到核黄素的回收率。
有益效果：本发明选取巢湖打捞的蓝藻生物质为原料，利用KOH为活化剂，通过管式炉炭化制得具有特定功能的蓝藻生物炭材料。本发明以废弃蓝藻生物质为原料，制备蓝藻生物炭材料，一方面使得废弃蓝藻生物质得到安全处置，避免了二次污染，另一方面，蓝藻生物炭对核黄素具有高吸附功能，为发酵液中核黄素分离提纯提供理论与关键技术支撑。
附图说明
图1是本发明在蓝藻生物炭投加量(0.1g/L)固定情况下，初始核黄素浓度对吸附效果影响关系示意图。
图2是本发明蓝藻生物炭与商业活性炭(对照)吸附核黄素等温曲线拟合结果图。
具体实施方式
下面将对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，以使本领域的技术人员能够更好的理解本发明的优点和特征，从而对本发明的保护范围做出更为清楚的界定。本发明所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例，基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
实施例
一种具有高效吸附核黄素的蓝藻生物炭材料的制备方法，包括以下步骤：
步骤(1)、将打捞蓝藻过20目筛子，然后在105℃烘箱干燥，得到块状蓝藻生物质，之后将块状蓝藻生物质用粉碎机粉碎，得到粉末蓝藻生物质；
步骤(2)、将粉末蓝藻生物质与KOH按照质量比1:1混合，用锡箔纸包裹，置于管式炉热解，得到热解产物；其中，热解条件如下：800℃热解3h；升温速率：10℃/min；管式炉内气氛：惰性气体N2；
步骤(3)、将热解产物用5％盐酸清洗，中和热解产物中的KOH，然后利用循环水泵抽滤杯过0.45um膜，将固体截留在膜表面，然后再用纯净水清洗至中性；再将固体置于60℃烘箱干燥，干燥之后的固体用玛瑙研钵研磨成粉末，过100目筛子，即可得到最终的蓝藻生物炭材料。
具体实施例1
将制得的蓝藻生物炭材料用于回收溶液中有价值成分核黄素应用，具体步骤如下：
称取5mg蓝藻生物炭投入50mL浓度为65mg/L核黄素溶液，控制恒温摇床温度25℃，转速150rpm，反应4h，离心(6000rpm，5min)获得上清液，用分光光度计检测反应后溶液中核黄素浓度，计算得到核黄素的回收率为77.0％。
具体实施例2
将制得的蓝藻生物炭材料用于回收溶液中有价值成分核黄素应用，具体步骤如下：
称取5mg蓝藻生物炭投入50mL浓度为55mg/L核黄素溶液，控制恒温摇床温度25℃，转速150rpm，反应4h，离心(6000rpm，5min)获得上清液，用分光光度计检测反应后溶液中核黄素浓度，计算得到核黄素的回收率为98.1％。
具体实施例3
将制得的蓝藻生物炭材料用于回收溶液中有价值成分核黄素应用，具体步骤如下：
称取5mg蓝藻生物炭投入50mL浓度为45mg/L核黄素溶液，控制恒温摇床温度25℃，转速150rpm，反应4h，离心(6000rpm，5min)获得上清液，用分光光度计检测反应后溶液中核黄素浓度，计算得到核黄素的回收率为99.6％。
具体实施例4
将制得的蓝藻生物炭材料用于回收溶液中有价值成分核黄素应用，具体步骤如下：
称取5mg蓝藻生物炭投入50mL浓度为35mg/L核黄素溶液，控制恒温摇床温度25℃，转速150rpm，反应4h，离心(6000rpm，5min)获得上清液，用分光光度计检测反应后溶液中核黄素浓度，计算得到核黄素的回收率为100％。
具体实施例5
将制得的蓝藻生物炭材料用于回收溶液中有价值成分核黄素应用，具体步骤如下：
称取5mg蓝藻生物炭投入50mL浓度为25mg/L核黄素溶液，控制恒温摇床温度25℃，转速150rpm，反应4h，离心(6000rpm，5min)获得上清液，用分光光度计检测反应后溶液中核黄素浓度，计算得到核黄素的回收率为100％。
本发明的实验分析的具体步骤如下：称量6份5mg蓝藻生物炭分别置于6个100mL锥形瓶，配不同浓度核黄素溶液(25、35、45、50、55与65mg/L),各取50mL不同浓度核黄素溶液分别投加到上述6个100mL锥形瓶中与蓝藻生物炭充分混合，将锥形瓶置于25℃恒温摇床，转速150rpm，反应平衡时间约4h，离心(6000rpm，5min)获得上清液，用分光光度计检测反应平衡后溶液中核黄素浓度。利用吸附平衡时溶液中核黄素浓度与对应吸附容量数据，通过origin8.5软件进行吸附等温曲线拟合，结果如图2a，可以看出蓝藻生物炭吸附核黄素的吸附等温曲线符合Langmuir模型，最大吸附容量达到476.9mg/g。利用类似的方法条件拟合得到商业化活性炭吸附核黄素的吸附等温曲线如图2b所示，可以看出，商业化活性炭对核黄素的最大吸附容量约92.2mg/g。可见，蓝藻生物炭对核黄素最大吸附容量是商业化活性炭的5.2倍。同文献中其他吸附材料相比，如下表1
表1吸附材料相比表
Figure BDA0002557887530000051
其中，蓝藻生物炭吸附维核黄素能力明显优于中孔聚乙烯乙二醇炭、大孔碳纤维、蒙脱石等材料。上述结果表明蓝藻生物炭具有很强的吸附核黄素能力。
本发明选取巢湖打捞的蓝藻生物质为原料，利用KOH为活化剂，通过管式炉炭化制得具有特定功能的蓝藻生物炭材料。本发明以废弃蓝藻生物质为原料，制备蓝藻生物炭材料，一方面使得废弃蓝藻生物质得到安全处置，避免了二次污染，另一方面，蓝藻生物炭对核黄素具有高吸附功能，为发酵液中核黄素分离提纯提供理论与关键技术支撑。

Claims (3)

1.一种具有高效吸附核黄素的蓝藻生物炭材料的制备方法，其特征在于：包括如下步骤：
步骤(1)、将打捞的蓝藻过20目筛子，然后在105℃烘箱干燥，得到块状蓝藻生物质，之后将块状蓝藻生物质用粉碎机粉碎，得到粉末蓝藻生物质；
步骤(2)、将粉末蓝藻生物质与KOH按照质量比1:1混合，用锡箔纸包裹，置于管式炉热解，得到热解产物；
步骤(3)、将热解产物用5％盐酸清洗，中和热解产物中的KOH，然后利用循环水泵抽滤杯过0.45um膜，将固体截留在膜表面，然后再用纯净水清洗至中性；再将固体置于60℃烘箱干燥，干燥之后的固体用玛瑙研钵研磨成粉末，过100目筛子，即可得到最终的蓝藻生物炭材料。
2.根据权利要求1所述的具有高效吸附核黄素的蓝藻生物炭材料的制备方法，其特征在于：所述步骤(2)中，热解条件如下：800℃热解3h；升温速率：10℃/min；管式炉内气氛：惰性气体N2。
3.一种具有高效吸附核黄素的蓝藻生物炭材料的应用，其特征在于：将制得的蓝藻生物炭材料用于回收溶液中有价值成分核黄素应用，具体步骤如下：
称取蓝藻生物炭投入核黄素溶液中，控制恒温摇床温度25℃，转速150rpm，反应4h，离心，离心速度为6000rpm，离心时间为5min，获得上清液，用分光光度计检测反应后溶液中核黄素浓度，可计算得到核黄素的回收率。
CN202010598822.XA 2020-06-28 2020-06-28 具有高效吸附核黄素的蓝藻生物炭材料的制备方法与应用 Pending CN111704191A (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202010598822.XA CN111704191A (zh) 2020-06-28 2020-06-28 具有高效吸附核黄素的蓝藻生物炭材料的制备方法与应用

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202010598822.XA CN111704191A (zh) 2020-06-28 2020-06-28 具有高效吸附核黄素的蓝藻生物炭材料的制备方法与应用

Publications (1)

Publication Number Publication Date
CN111704191A true CN111704191A (zh) 2020-09-25

Family

ID=72544150

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN202010598822.XA Pending CN111704191A (zh) 2020-06-28 2020-06-28 具有高效吸附核黄素的蓝藻生物炭材料的制备方法与应用

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN111704191A (zh)

Cited By (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN112316905A (zh) * 2020-10-28 2021-02-05 南通大学 具有高效净化水体中17β-雌二醇蓝藻生物炭/二氧化钛复合材料的制备方法
CN112661228A (zh) * 2020-11-12 2021-04-16 江苏华创检测技术服务有限公司 一种净化罗丹明b染料废水方法
CN112742856A (zh) * 2020-12-15 2021-05-04 江苏省环境工程技术有限公司 应用废弃物基改良剂修复重金属和有机污染土壤的方法
CN113244883A (zh) * 2021-01-23 2021-08-13 中国环境科学研究院 一种蓝藻改性生物炭负载纳米零价铁系材料的制备方法与应用
CN113353928A (zh) * 2021-08-11 2021-09-07 北京林业大学 一种改性活性炭及其制备方法与在餐厨垃圾处理中的应用
CN113967462A (zh) * 2021-06-10 2022-01-25 南通大学 一种废纸板生物炭的制备方法及应用
CN114477698A (zh) * 2022-02-11 2022-05-13 江南大学 一种氯化铁介导的蓝藻基生物炭在脱除烟气中零价汞中的应用

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN1765897A (zh) * 2004-10-27 2006-05-03 上海凯赛生物技术研发中心有限公司 核黄素发酵液的提取工艺
WO2014194363A1 (en) * 2013-06-05 2014-12-11 James Cook University Algal biomass biosorbent and methods for use
CN110272085A (zh) * 2019-07-30 2019-09-24 江南大学 一种改性蓝藻生物炭复合材料及在处理电镀废水中的应用
CN110787771A (zh) * 2019-10-25 2020-02-14 天津大学 一种改性蓝藻生物炭及其制备方法及应用

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN1765897A (zh) * 2004-10-27 2006-05-03 上海凯赛生物技术研发中心有限公司 核黄素发酵液的提取工艺
WO2014194363A1 (en) * 2013-06-05 2014-12-11 James Cook University Algal biomass biosorbent and methods for use
CN110272085A (zh) * 2019-07-30 2019-09-24 江南大学 一种改性蓝藻生物炭复合材料及在处理电镀废水中的应用
CN110787771A (zh) * 2019-10-25 2020-02-14 天津大学 一种改性蓝藻生物炭及其制备方法及应用

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
WANG YANSHAN ET AL: "Algal biomass derived biochar anode for efficient extracellular electron uptake from Shewanella oneidensis MR-1", 《FRONTIERS OF ENVIRONMENTAL SCIENCE & ENGINEERING》 *

Cited By (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN112316905A (zh) * 2020-10-28 2021-02-05 南通大学 具有高效净化水体中17β-雌二醇蓝藻生物炭/二氧化钛复合材料的制备方法
CN112661228A (zh) * 2020-11-12 2021-04-16 江苏华创检测技术服务有限公司 一种净化罗丹明b染料废水方法
CN112742856A (zh) * 2020-12-15 2021-05-04 江苏省环境工程技术有限公司 应用废弃物基改良剂修复重金属和有机污染土壤的方法
CN113244883A (zh) * 2021-01-23 2021-08-13 中国环境科学研究院 一种蓝藻改性生物炭负载纳米零价铁系材料的制备方法与应用
CN113967462A (zh) * 2021-06-10 2022-01-25 南通大学 一种废纸板生物炭的制备方法及应用
CN113353928A (zh) * 2021-08-11 2021-09-07 北京林业大学 一种改性活性炭及其制备方法与在餐厨垃圾处理中的应用
CN114477698A (zh) * 2022-02-11 2022-05-13 江南大学 一种氯化铁介导的蓝藻基生物炭在脱除烟气中零价汞中的应用
CN114477698B (zh) * 2022-02-11 2023-01-03 江南大学 一种氯化铁介导的蓝藻基生物炭在脱除烟气中零价汞中的应用

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN111704191A (zh) 具有高效吸附核黄素的蓝藻生物炭材料的制备方法与应用
CN108940191B (zh) 一种硫氮掺杂多孔生物炭、制备方法及应用
WO2016176906A1 (zh) 能同时吸附氨氮、镉的美人蕉生物炭的制备方法
CN110559998A (zh) 一种吸附重金属离子的负载性生物炭功能材料及其制备和应用
CN113457624B (zh) 一种改性菌渣生物炭及其制备方法
CN108144581B (zh) 碱改性猪粪生物炭及其制备方法和应用
CN111704130A (zh) 一种净化阳离子黄染料废水蓝藻生物炭的制备方法
WO2024083260A1 (zh) 一种基于赤泥增强磁性秸秆生物炭材料的制备方法与应用
CN110280215B (zh) 一种纳米银-笋壳生物炭复合材料的制备方法及应用
CN112844385A (zh) 一种可磁力回收生物炭吸附催化材料、制备方法及应用
CN114259984A (zh) 碱改性生物炭负载零价铁复合材料及其制备方法和应用
CN112516962A (zh) 一种具有吸附罗丹明b功能蓝藻生物炭的制备方法
CN112023878A (zh) 一种去除水体中四环素的磁性多孔茶渣生物炭的制备方法
CN110559991A (zh) 一种改性生物炭及制备方法和应用
CN112619600A (zh) 一种利用植物废弃物制备改性生物炭的方法及应用
CN113750961B (zh) 一种二氧化碳吸附剂及其制备方法
CN113617333A (zh) 利用高粱秸秆制备的磁性生物炭吸附剂及制备方法与应用
CN107362772A (zh) 一种去除水体中重金属铅的生物炭制备方法
CN113908809B (zh) 一种活性炭内嵌mof吸附材料及其制备方法与应用
CN113003648B (zh) 一种固废生物质炭化材料治理重金属/有机物复合污染废水的方法
CN106622129B (zh) 一种石墨/污泥复合吸附剂、制备方法及其应用
CN111170297B (zh) 一种油茶壳碳粉材料及其在净化抗生素废水中的应用
CN112661228A (zh) 一种净化罗丹明b染料废水方法
CN105289544A (zh) 一种去除As5+的吸附剂的制备方法
CN112108118A (zh) 一种基于芬顿污泥和纤维素的磁性生物质炭及其制备方法和应用

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