[发明专利]一种水稻农业副产物为原料的生物炭吸附剂的用途

说明书

技术领域

本发明属于废水污染控制技术领域，具体涉及到一种水稻农业副产物为原料的生物炭吸附剂的制备和用于吸附处理内分泌干扰素17β-雌二醇的方法。

背景技术

近年来，雌激素污染治理成为研究的热点。即使在其浓度很低的情况下，如10-100ng/L，也会导致生物个体生殖器官异常和癌症发病率增加，影响其免疫系统和神经系统等。环境中雌激素的主要来源是集约化养殖场畜禽动物排泄物和饲料中添加的促生长素(同化激素)。例如，美国每年集中动物饲养场排入环境中的雌激素总量高达48吨，占总量的90％左右。由于雌激素的疏水特性，其易于存在于沉积物中，且环境条件的变化能引起沉积物中雌激素释放，造成水相雌激素浓度升高。这类物质化学性质稳定，具有难降解性、高亲脂性和残留时间长等特征，可通过生物富集和食物链放大。尤其是17β-雌二醇，当浓度极低时也会引起雄性鲑鱼体内产生卵黄蛋白。还有研究表明，17β-雌二醇可通过饮食、空气吸入或皮肤接触等途径侵入人体，睾丸癌、前列腺癌和乳腺癌发病率增加及男性生殖障碍都与17β-雌二醇有直接联系。然而常规水处理工艺很难将17β-雌二醇从水体中去除，因此急需开发能从水体中有效去除环境雌激素的技术方法。吸附法具有去除效率高和成本低等优点，目前有很多人采取吸附的方法从水体中去除17β-雌二醇。但目前使用的吸附剂的种类有限，有些吸附剂成本高，吸附容量低。因此，研究开发新型的具有高吸附容量、高效率和廉价实用的吸附剂，就成为进一步发展和应用吸附法的一个关键性科学技术问题。

我国是水稻种植大国，在水稻生产过程中，往往会产生大量的废弃物，比如秸秆，稻壳等。而这些废弃物富含纤维素、木质素、二氧化硅，其中脂肪、蛋白质的含量较低，基于稻谷品种、地区、气候等差异，其化学组成会有差异。然而，在我国秸秆和稻壳通常被视为农业废弃物随意丢置。往往采用就地焚烧或直接填埋农业副产物，不仅耗费大量的人力物力，而且带来严重的生态环境问题。因此，将水稻农业副产物资源化利用，变废为宝，具有重要的实用性意义。水稻农业副产物中含有大量的优质纤维素，可以制成性能优良的生物炭。目前，采用水稻农业副产物为原料制作高品质生物炭吸附剂吸附17β-雌二醇未见报道。因此，本发明提供一种用于处理17β-雌二醇废水的水稻农业副产物生物炭吸附剂的制备和应用。

发明内容

本发明针对现有技术存在的不足，提出了一种利用水稻农业副产物为原料制备生物炭的方法。此吸附剂环境友好，廉价，吸附性能好，并应用于吸附处理17β-雌二醇废水。

本发明提出的一种用于处理17β-雌二醇废水的生物炭制备方法，包括以下步骤：

(1)收集水稻农业副产物，将其反复用清水洗净，去除泥沙等非生物质后自然风干一周；

(2)将风干后的原料放置于粉碎机内切碎，粉碎至粒径小于0.147mm并过100目筛；

(3)将管式炉打开，预通N₂ 15分钟，保持N₂的流速为50mL/min，以排出炉内空气；

(4)将原料粉末置于预通氮气的管式炉内，设定碳化温度为400-600℃，设定升温时间，使升温速率保持在5-10℃/min，设定恒温时间120min；

(5)热解完成后，隔绝空气，自然降温，得到水稻农业副产物生物炭。将改生物炭取出，用去离子水洗涤3次，置于60℃烘箱内烘干24h待用。

利用本发明方法制备得到的水稻农业副产物生物炭具备含氧官能团结构，较大的比表面积和致密的微孔结构，对17β-雌二醇具有很强的吸附能力。因此，通过该方法利用水稻农业副产物制备成的生物炭，可用于水体中17β-雌二醇污染物的吸附处理。

上述应用中，所述吸附剂在废水中用量优选6mg/L。

上述应用中，所述吸附反应的条件优选为：pH值为6～8，反应时间为12～24h，恒温振荡器转速优选为160转/分钟。

与现有技术相比，本发明的优点在于：

1.吸附剂制备原材料来源广泛，能充分利用水稻农业副产物，使其变废为宝，防止环境污染。

2.制备出来的生物炭吸附剂经济性能好，产品无毒，对环境友好。

3.本发明的水稻农业副产物生物炭制备工艺及操作简单，制备快速，生产周期短，不需要特殊的化工设备，易于实现工业化生产。

4.本发明的水稻农业副产物生物炭吸附剂具备氧官能团结构、比表面积较大、孔隙丰富，吸附位点多，对17β-雌二醇的去除效率高。

附图说明

图1是本发明实施例1水稻农业副产物生物炭的扫描电镜示意图；

具体实施方式