一种改性生物炭的制备方法及其应用技术

本发明专利技术涉及一种改性生物活性炭的制备方法及其应用，属于废弃物处理与环境修复领域

【技术实现步骤摘要】
一种改性生物炭的制备方法及其应用


[0001]本专利技术属于生物炭材料制备领域，具体涉及一种改性生物炭的制备方法及其应用
。

技术介绍

[0002]现有很多生物炭的改性方法，且可以将生物炭进行微生物的负载，但是已有的改性生物炭负载微生物后，存在生物载量低
、
微生物活力保存时间短的问题
。
本专利技术制备的改性生物炭，具有较大的微生物载量，并且可长久的维持负载的微生物活性
。
[0003]申请号为
CN106277166A
的现有专利，提供了一种利用改性生物炭去除养殖废水中抗生素的方法，该专利采用镁盐进行改性，而本工艺用醋酸锌
‑
醋酸进行改性，同时，针对醋酸锌
‑
醋酸改性工艺的特点，对热解过程的升温工艺进行了创新
。
因此二者的改性工艺路线的策略不同
。
该专利不涉及功能微生物的负载以及生物炭对微生物的活性保存，而本工艺通过负载功能微生物，可以大幅提高改性生物炭的抗生素去除效果和土壤营养功能
。
[0004]本专利技术的改性生物炭不仅可以去除土壤中的抗生素，还能提高土壤中的有效钾的含量，兼具土壤修复和土壤营养的功能
。
两性霉素
B
为多烯类抗真菌药物，其发酵废弃物如果处理不当，易造成环境污染
。

技术实现思路

[0005]本专利技术的目的是针对现有技术中存在的问题，提供一种改性生物炭的制备方法及其应用/>。
本专利技术以两性霉素
B
发酵废渣为原料，将其制备为改性生物炭，不仅实现了废渣中原有残留抗生素的降解，还使其具备了去除土壤中抗生素的能力，实现了废弃物的资源化利用
。
[0006]本专利技术使用的两性霉素
B
，该菌渣为微生物发酵菌体，虽然有机物含量较高，但是无木质纤维素等刚性结构，经热解处理后，无法提供较强的支撑作用
。
而食用菌菇渣和牛粪，里面具有较高的木质纤维素含量，经热解处理后，可为生物炭提供骨架支撑作用，且两种纤维原料处理后形成的孔隙可以提高生物炭的比表面积
。
其中，食用菌菇渣作为必要的组分，木质素含量较高，可提供更坚固的骨架支撑
。
[0007]本专利技术的目的可以通过以下方案来实现：
[0008]本专利技术提供了一种改性生物炭的制备方法，包括如下步骤：
[0009]S1、
将食用菌菇渣
、
动物粪便
、
两性霉素
B
发酵废渣混合，球磨成粉末，再将粉末浸泡至有机酸锌盐溶液中，调节
pH
后振荡反应，过滤
、
干燥得粉末固体；
[0010]S2、
将所得粉末固体进行热解，冷却后得热解处理产物
(LP
‑
1)
；
[0011]S3、
将所得热解处理产物
(LP
‑
1)
投加至胶质芽孢杆菌发酵液中，共同振荡培养后，过滤并在阴凉处干燥，即得所述改性生物炭
(LP
‑
2)。
[0012]作为本专利技术的一个实施方案，步骤
S1
中，所用食用菌菇渣
、
动物粪便
、
两性霉素
B
发酵废渣的质量比为1～2：
2.3
～
3.5
：1～
1.5
，粉末大小为
100
～
200
目
。
所用原料均为干燥原
料；球磨使用高速振动球磨机进行球磨
。
[0013]作为本专利技术的一个实施方案，步骤
S1
中，动物粪便包括羊粪
、
牛粪中的一种或几种，优选羊粪和牛粪的组合，质量比为
0.3
～
1.0
：2～
2.5。
相较于其它动物粪便，羊粪和牛粪的木质纤维素含量高，更易形成骨架支撑
。
[0014]作为本专利技术的一个实施方案，步骤
S1
中，有机酸锌盐包括醋酸锌
、
丙酸锌
、
乳酸锌中的一种或几种，优选为醋酸锌
。
所述有机酸锌盐溶液的浓度为
1.5
～
1.8mol/L
，调节
pH
是用醋酸调节，
pH
调至
3.0
～
3.5。
振荡反应是在摇床上进行，反应温度为
28
～
30℃
，反应时间为
16
～
20h。
锌盐溶液提供锌离子，有助于后续功能微生物酶活的提高，并利于微生物的定植，同时需要用挥发性有机酸的酸根，可以在热解过程中挥发或转化为二氧化碳和水离开体系，不会导致生物炭中有过多的盐残留，最后醋酸
‑
醋酸锌溶液可以对两性霉素
B
废渣中的残留药物起到破坏作用，有利于其被充分降解
。
[0015]作为本专利技术的一个实施方案，步骤
S2
中，所述热解具体为：以5～
8℃/m55
的速率升温至
100
～
120℃
后维持
1.5
～
2.0h
；再以
10
～
15℃/m55
的速率升温至
550
～
600℃
后维持反应
0.5
～
1.0h。
热解是置于真空管式炉中在氮气氛围下进行，冷却是自然冷却至室温，完成热解处理过程，热解处理产物称为
LP
‑
1。
热解第一阶段：将残留的醋酸充分挥发，并将废渣内部的水分充分脱除，避免瞬间高温形成团块，导致比表面积下降；热解第二阶段：利用热解反应可将两性霉素
B
中的药物残留充分破坏，实现药物废渣的无害化处理，同时可将木质纤维素骨架结构间的残留有机物充分去除，有利于提高比表面积
。
[0016]作为本专利技术的一个实施方案，步骤
S3
中，胶质芽孢杆菌发酵液的活菌数为
109～
10
10
CFU/mL
，优选为本实验室筛选并在保藏中心保藏的菌株，本胶质芽孢杆菌的保藏编号为
CCTCCM2021439
；具体是将胶质芽孢杆菌接种至无氮液体培养基中，在
28℃
下培养至对数生长期获得的
。
培养基的配方如下
(g/L)
：蔗糖
10.0
，
K2PO40.5
，
MgSO40.2
，
NaCl0.2
，
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.
一种改性生物炭的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：
S1、
将食用菌菇渣
、
动物粪便
、
两性霉素
B
发酵废渣混合，球磨成粉末，再将粉末浸泡至有机酸锌盐溶液中，调节
pH
后振荡，过滤
、
干燥得粉末固体；
S2、
将所得粉末固体进行热解，冷却后得热解处理产物；
S3、
将所得热解处理产物投加至培养好的胶质芽孢杆菌发酵液中，共同振荡培养后，过滤并在阴凉处干燥，即得所述改性生物炭
。2.
根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤
S1
中，所用食用菌菇渣
、
动物粪便
、
两性霉素
B
发酵废渣的质量比为1～2：
2.3
～
3.5
：1～
1.5。3.
根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于，步骤
S1
中，所述动物粪便包括羊粪
、
牛粪中的一种或几种
。4.
根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤
S1
中，所述有机酸锌盐包括醋酸锌
、
丙酸锌
、
乳酸锌中的一种或几种
。5.
根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤
S1
中，所述有机酸锌盐溶液的浓度为
1.5
～
1.8mol/L
，调节
pH
...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈代杰，刘鹏宇，陈舟舟，陈佳容，陈俊升，殷瑜，阚士东，花逾冬，梁荣兴，
申请(专利权)人：内蒙古微技元生态科技有限公司浙江微技环境修复工程有限公司，
类型：发明
国别省市：