一种多功能酒糟基生物填料的制备方法及应用技术

本申请涉及一种多功能酒糟基生物填料的制备方法及应用，所述制备方法包括：

【技术实现步骤摘要】
一种多功能酒糟基生物填料的制备方法及应用


[0001]本申请涉及一种多功能酒糟基生物填料的制备方法及应用，主要适用于酒糟资源回收再利用工作。

技术介绍

[0002]随着我国制药行业的快速发展，制药废水的排放量越来越大。抗生素废水是一种典型的难降解制药废水。臭氧氧化、光催化、电氧化等技术可用于抗生素废水的处理，但也存在着能耗高、易存在二次污染的可能性等问题。生物电化学法是近几年发展起来的一种强化生物反应过程的新技术，具有操作简单、能耗低、二次污染少等优点，可用于抗生素废水的处理。但抗生素对于微生物具有一定的抑制作用，一些抗生素无法被微生物作为碳源进行利用，且反应体系中受传质影响，导致抗生素降解效率受限。因此，如何提高微生物活性、强化反应过程是生物电化学体系研究的热点之一。
[0003]填料是生物处理技术的核心单元，是生物成膜、微生物代谢、污染物转化的主要载体。制备具有生物相容性高、成膜速度快、具有碳源缓释功能的生物填料有利于抗生素废水的生物电化学处理。生物炭材料近几年发展起来的一种新型功能材料，因其具有的高孔隙率、生物相容性和环境友好性等特点，受到了研究者们的广泛关注。酒糟是一种常见的生物炭，且是酿酒行业中产生的典型废弃物，而酒糟在资源化过程中也会产生一定的废水。因此，在“双碳”背景下，如何实现废弃物的资源化和污染物的减量化，已成为当前的研究热点。

技术实现思路

[0004]本申请解决的技术问题是提供一种方便实用，成本低，效果好的多功能酒糟基生物填料的制备方法及应用，将废弃酒糟合理利用制备出高效多功能的生物填料，并应用于抗生素废水处理领域，实现了固体废弃物的资源化和环境污染物的减量化。
[0005]本申请解决上述技术问题所采用的技术方案包括：一种多功能酒糟基生物填料的制备方法，通过以下方法制备得到：S1酒糟的清洗：S11将酿酒过程中产生的废弃酒糟置于纯水中搅拌均匀，超声处理30~60 min，静置30~60 min，分离悬浮物、酒糟和清洗液，重复3~5次，得到初步清洗后的酒糟和酒糟清洗液；S12将步骤S11得到的酒糟加入等质量的纯水，充分振荡混合，并离心过滤，重复3~5次，得到清洗后的酒糟；S2酒糟的筛选：将步骤S12得到的酒糟置于100~120℃条件下烘干12~24 h，然后研磨，用100~200目筛子进行筛分；S3填料的制备：S31将步骤S2得到的酒糟与膨润土、纯水按质量比为20:1:10~20:10:20充分混合，
制成直径为0.5~2cm、高为1~2cm的圆柱，然后自然烘干；S32将步骤S31得到圆柱填料置于200~400℃条件下热解60~180 min，自然冷却后得到多功能酒糟基生物填料。
[0006]进一步地，本申请还提供了上述多功能酒糟基生物填料的应用，其特点在于用于抗生素废水的治理：将多功能酒糟基生物填料填充于单室生物电化学体系中，填充率为10%~60%，并在生物电化学体系中接种1~3 g/L的活性污泥，以营养液作为易被生物利用的碳源加入生物电化学体系进行挂膜，将抗生素浓度为100~1000 mg/L的废水通入生物电化学体系，停留时间为8~24 h。
[0007]所述营养液由酵母粉、蛋白胨、琼脂混合而成，酵母粉、蛋白胨、琼脂之间的浓度比为5:10:2。
[0008]所述营养液采用上述酒糟清洗液，充分利用多功能酒糟基生物填料制备过程中的酒糟清洗液。
[0009]进一步地，所述的多功能酒糟基生物填料具有缓释碳源的功能，在液相体系中可以缓慢释放碳源用于微生物的碳源补充；该多功能酒糟基生物填料因是生物炭，具有高的生物相容性，有利于微生物在其表面生长与挂膜；该多功能酒糟基生物填料具有较强的抗生素吸附性；该填料制备过程中产生的酒糟清洗液可再次作为碳源用于反应体系，强化抗生素的去除。
[0010]进一步地，对酒糟基生物填料进行优化，分别根据所需填料碳源缓释的速率、微生物挂膜速率、抗生素在填料上的吸附速率，设定多功能酒糟基生物填料制备过程中酒糟与膨润土的添加比例，增强抗生素在生物电化学体系中的降解，反向调控多功能酒糟基生物填料的制备过程。
[0011]与现有技术相比，本申请具有如下有益效果：首先，本申请以废弃酒糟为原料，制备一种多功能酒糟基生物填料，并将其用于抗生素废水处理领域，通过“以废治废”的方式，实现了固体废物的资源化和污染物的减量化。其次，以酒糟清洗液作为碳源，可强化生物电化学体系对抗生素的降解，同时进一步通过了酒糟的资源化程度，减少了酒糟资源化过程中的二次污染。进一步地，本申请通过酒糟和膨润土进行比例配制进行制备，制备方法简单，所需热解温度较低，且该填料具有缓释碳源的功能，在液相体系中可以缓慢释放碳源用于微生物的碳源补充；该填料因是生物炭，具有高的生物相容性，有利于微生物在其表面生长与挂膜；该填料具有较强的抗生素吸附性。进一步地，依据酒糟基生物填料在使用过程中的性能表现，对其制备过程进行优化，可有效提升污染物在反应体系内的降解效率。
附图说明
[0012]图1为本申请实施例1制得的多功能酒糟基生物填料对抗生素的吸附。
[0013]图2为本申请实施例1制得的多功能酒糟基生物填料的碳源缓释情况。
[0014]图3为本申请实施例2制得的多功能酒糟基生物填料对抗生素的吸附。
[0015]图4为本申请实施例2制得的多功能酒糟基生物填料的碳源缓释情况。
具体实施方式
[0016]下面结合附图并通过实施例对本申请作进一步的详细说明，以下实施例是对本申
请的解释而本申请并不局限于以下实施例。
[0017]参见图1、图2，本申请实施例1包括以下步骤（1）酒糟的清洗：（1.1）将黄酒酿造过程中产生的废弃酒糟置于纯水中搅拌均匀，超声30 min，静置30 min，分离悬浮物、酒糟和清洗液，重复3次，得到初步清洗后的酒糟和酒糟清洗液；（1.2）将步骤1.1得到的酒糟加入等质量的纯水，充分振荡混合，并离心过滤，重复3次，得到清洗后的酒糟。
[0018]（2）酒糟的筛选：将步骤1.2得到的酒糟置于100℃条件下烘干12 h，然后研磨，用100目筛子进行筛分。
[0019]（3）填料的制备：（3.1）将步骤2得到的酒糟与膨润土、纯水按质量比为20:1:10充分混合，制成直径为0.5 cm、高为1cm的圆柱，然后自然烘干；（3.2）将步骤3.1得到圆柱填料置于200℃条件下热解60 min，自然冷却后得到酒糟基生物填料。
[0020]如图1为酒糟基生物填料对抗生素的吸附，可以看出，酒糟基生物填料对抗生素具有一定的吸附性能，达到稳定后，吸附量约为121 mg/L。具有吸附功能的填料可以有效强化反应体系中的传质，加快抗生素被填料表面微生物分解的速率。由图2可知，酒糟基生物填料具有缓释碳源的功能。当有些抗生素抑制微生物生长时，酒糟基生物填料的缓释碳源可以作为微生物的额外碳源，从而强化微生物的活性。
[0021]以本实施例制得的酒糟基生物填料分别填充于两组有效容积为250mL、以直径为4cm本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种多功能酒糟基生物填料的制备方法，其特征是通过以下步骤制备得到：S1酒糟的清洗：S11将酿酒过程中产生的废弃酒糟置于纯水中搅拌均匀，超声处理30~60 分钟，静置30~60 分钟，分离悬浮物、酒糟和清洗液，重复3~5次，得到初步清洗后的酒糟和酒糟清洗液；S12将步骤S11得到的酒糟加入等质量的纯水，充分振荡混合，并离心过滤，重复3~5次，得到清洗后的酒糟；S2酒糟的筛选：将步骤S12得到的酒糟置于100~120℃条件下烘干12~24 小时，然后研磨，用100~200目筛子进行筛分；S3填料的制备：S31将步骤S2得到的酒糟与膨润土、纯水按质量比为20:1:10~20:10:20充分混合，制成直径为0.5~2厘米、高为1~2厘米的圆柱，然后自然烘干；S32将步骤S31得到圆柱填料置于200~400℃条件下热解60~180 分钟，自然冷却后得到多功能酒糟基生物填料。2.根据权利要求1所述多功能酒糟基生物填料的制备方法，其特征是：所述超声处理时间为30分钟，静置时间为30分钟，分离悬浮物、酒糟和清洗液步骤重复3次，离心过滤步骤重复3次，酒糟置于100℃条件下烘干12小时，用100目筛子进行筛分，酒糟与膨润土、纯水按质量比20:1:10混合，圆柱直径为0.5厘...

【专利技术属性】
技术研发人员：姚佳超，祁佳怡，向军，李海东，孙佳墨，陈浚，
申请(专利权)人：杭州瑜策智华科技有限公司，
类型：发明
国别省市：