本發(fā)明涉及從廢水中吸附去除四環(huán)素（tetracycline，縮寫(xiě)為tc）的，具體涉及用于從廢水中除四環(huán)素的生物活性炭及廢水凈化方法。

背景技術(shù)：

1、工業(yè)的快速發(fā)展和各種藥物的廣泛使用導(dǎo)致了新興污染物(emergingcontaminants,ecs)的產(chǎn)生。作為ecs的一種，四環(huán)素(tc)由于其穩(wěn)定的結(jié)構(gòu)和強(qiáng)抗降解性，在廢水中經(jīng)常被檢測(cè)到。如何從廢水中去除四環(huán)素是一個(gè)不容忽視的難題。目前，吸附、高級(jí)氧化、膜過(guò)濾、生物降解等多種凈化方法已被應(yīng)用于去除四環(huán)素。其中，吸附法因其操作方便、適用范圍廣、再生相對(duì)簡(jiǎn)單等優(yōu)點(diǎn)被認(rèn)為是一種有效的四環(huán)素去除技術(shù)。而低成本吸附是目前的發(fā)展趨勢(shì)。

2、在過(guò)去的十年中，生物炭因其優(yōu)異的物理和化學(xué)性質(zhì)以及符合綠色環(huán)保理念，已成為一種很有前途的低成本吸附劑。生物炭的常見(jiàn)原料來(lái)源包括秸稈、玉米秸稈、廢棄黑木耳殘?jiān)⒅褡拥?。與其他生物炭相比，竹基生物炭(bamboo-based?biochar,bc)因其碳含量高、灰分含量低而備受關(guān)注。一般來(lái)說(shuō)，常規(guī)的熱解制備的竹基生物炭比表面積和孔隙結(jié)構(gòu)較小，因此對(duì)四環(huán)素的吸附能力有限。為了進(jìn)一步提高對(duì)四環(huán)素的吸附能力，可對(duì)竹基生物炭進(jìn)行活化以制備竹基活性炭(bamboo-based?activated?carbon,bac)。

3、目前，竹基活性炭的制備方法主要是在竹基生物炭基礎(chǔ)上利用koh、h3po4、zncl2等試劑進(jìn)行化學(xué)活化，但這些方法存在腐蝕性強(qiáng)、環(huán)境污染嚴(yán)重、后續(xù)處理步驟繁瑣等缺點(diǎn)。另外，目前有關(guān)竹基活性炭對(duì)四環(huán)素的吸附機(jī)理的深入研究也十分鮮見(jiàn)。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、本發(fā)明的目的是提供一種用于從廢水中除四環(huán)素的生物活性炭及廢水凈化方法，該生物活性炭的制備更為安全、環(huán)保，對(duì)四環(huán)素具有優(yōu)異的吸附性能。

2、第一個(gè)方面，提供了一種用于從廢水中除四環(huán)素的生物活性炭，是由竹基生物炭經(jīng)蒸汽熱活化制備而成的竹基活性炭；比表面積sbet為1100-1300m2/g，微孔比表面積smicro為1080-1200m2/g，外表面積sext為60-70m2/g，總孔容vtotal為0.78-1cm3/g，平均孔徑dave為2.7-3.1nm；其傅里葉變換紅外光譜ftir分析結(jié)果顯示，在3200-3600cm-1波數(shù)范圍內(nèi)出現(xiàn)吸收峰，對(duì)應(yīng)于羥基的伸縮振動(dòng)；對(duì)其進(jìn)行光電子能譜xps分析結(jié)果顯示，π-π*特征峰的相對(duì)含量為5.7-7%。

3、第二個(gè)方面，提供了一種廢水凈化方法，用于從經(jīng)過(guò)預(yù)處理的廢水中去除四環(huán)素，采用具有由吸附劑構(gòu)成的固定床床層的固定床反應(yīng)器進(jìn)行廢水凈化處理，所述吸附劑由第一個(gè)方面的用于從廢水中除四環(huán)素的生物活性炭構(gòu)成。

4、上述用于從廢水中除四環(huán)素的生物活性炭是由竹基生物炭經(jīng)蒸汽熱活化制備而成，制備工藝更為安全、環(huán)保。

5、本發(fā)明所基于的研究發(fā)現(xiàn)：竹基活性炭對(duì)四環(huán)素的主要吸附機(jī)制為孔隙填充（四環(huán)素分子進(jìn)入并占據(jù)竹基活性炭表面和內(nèi)部的孔隙空間的過(guò)程）、π-π相互作用（兩個(gè)或多個(gè)π系統(tǒng)，通常是芳香環(huán)，它們之間的非共價(jià)吸引力）和氫鍵作用（四環(huán)素分子中的某些官能團(tuán)與竹基活性炭表面的含氧官能團(tuán)之間形成的氫鍵）。本發(fā)明上述生物活性炭的技術(shù)方案所采取的技術(shù)手段分別對(duì)應(yīng)上述三個(gè)吸附機(jī)制，能夠使竹基活性炭對(duì)四環(huán)素具有優(yōu)異的吸附性能。

6、下面結(jié)合附圖和具體實(shí)施方式對(duì)本發(fā)明做進(jìn)一步的說(shuō)明。本發(fā)明的附加的方面和優(yōu)點(diǎn)將在下面的描述中部分給出，部分將從下面的描述中變得明顯，或通過(guò)實(shí)踐了解到。

技術(shù)特征：

1.用于從廢水中除四環(huán)素的生物活性炭，其特征在于：其是由竹基生物炭經(jīng)蒸汽熱活化制備而成的竹基活性炭；其比表面積sbet為1100-1300m2/g，微孔比表面積smicro為1080-1200m2/g，外表面積sext為60-70m2/g，總孔容vtotal為0.78-1cm3/g，平均孔徑dave為2.7-3.1nm；其傅里葉變換紅外光譜ftir分析結(jié)果顯示，在3200-3600cm-1波數(shù)范圍內(nèi)出現(xiàn)吸收峰，對(duì)應(yīng)于羥基的伸縮振動(dòng)；對(duì)其進(jìn)行x?射線光電子能譜xps分析結(jié)果顯示，π-π*特征峰的相對(duì)含量為5.7-7%。

2.如權(quán)利要求1所述的用于從廢水中除四環(huán)素的生物活性炭，其特征在于：對(duì)其進(jìn)行x射線光電子能譜xps分析結(jié)果顯示，c1s譜圖中，c-c/c-h鍵的相對(duì)含量為70-75%，o-c-o鍵的相對(duì)含量為5-8%，c=o鍵的相對(duì)含量為6-8%，o1s譜圖中，c=o鍵的相對(duì)含量為2-4%，c–o鍵的相對(duì)含量為3-5%。

3.如權(quán)利要求2所述的用于從廢水中除四環(huán)素的生物活性炭，其特征在于：所述竹基生物炭制備過(guò)程中使用的竹子原料取自中國(guó)四川省宜賓市地區(qū)。

4.如權(quán)利要求2所述的用于從廢水中除四環(huán)素的生物活性炭，其特征在于：所述竹基生物炭由以下方法制備而成：先將竹子洗凈后干燥再研磨得到竹粉，然后將竹粉與焦油按照1:0.2-1:0.5的質(zhì)量比混合，再在500-700℃的溫度和0.05-0.2?m3/h的氮?dú)饬魉傧绿蓟?.5-2小時(shí)，從而得到竹基生物炭。

5.如權(quán)利要求1所述的用于從廢水中除四環(huán)素的生物活性炭，其特征在于：所述蒸汽熱活化的過(guò)程為：將所述竹基生物炭在氮?dú)夂驼羝旌狭飨?，?-7℃/min的升溫速率加熱至設(shè)定活化溫度后保溫1.5-3h，所述氮?dú)獾牧魉贋?.05-0.2m3/h，所述蒸汽的流速為0.1-0.5kg/h，所述活化溫度為650-750℃。

6.如權(quán)利要求5所述的用于從廢水中除四環(huán)素的生物活性炭，其特征在于：所述活化溫度為700℃。

7.廢水凈化方法，用于從經(jīng)過(guò)預(yù)處理的廢水中去除四環(huán)素，其特征在于：采用具有由吸附劑構(gòu)成的固定床床層的固定床反應(yīng)器進(jìn)行廢水凈化處理，所述吸附劑由權(quán)利要求1-6中任意一項(xiàng)權(quán)利要求所述的用于從廢水中除四環(huán)素的生物活性炭構(gòu)成。

8.如權(quán)利要求7所述的廢水凈化方法，其特征在于：所述固定床反應(yīng)器根據(jù)log-bohart-adams模型設(shè)計(jì)。

9.如權(quán)利要求7所述的廢水凈化方法，其特征在于：當(dāng)所述吸附劑對(duì)四環(huán)素的吸附飽和后，使用再生液對(duì)所述吸附劑進(jìn)行原位洗滌再生；所述再生液采用乙醇和/或雙氧水。

10.如權(quán)利要求7所述的廢水凈化方法，其特征在于：所述預(yù)處理能夠使得所述廢水的總?cè)芙夤腆wtds不超過(guò)500?mg/l，總有機(jī)碳toc不超過(guò)5?mg/l，控制ph在6.5-7.5范圍內(nèi)。

技術(shù)總結(jié)
本發(fā)明公開(kāi)了一種用于從廢水中除四環(huán)素的生物活性炭及廢水凈化方法，該生物活性炭的制備更為安全、環(huán)保，對(duì)四環(huán)素具有優(yōu)異的吸附性能。生物活性炭是由竹基生物炭經(jīng)蒸汽熱活化制備而成的竹基活性炭；比表面積S<subgt;BET</subgt;為1100?1300m<supgt;2</supgt;/g，微孔比表面積S<subgt;micro</subgt;為1080?1200m<supgt;2</supgt;/g，外表面積S<subgt;ext</subgt;為60?70m<supgt;2</supgt;/g，總孔容V<subgt;total</subgt;為0.78?1cm<supgt;3</supgt;/g，平均孔徑D<subgt;ave</subgt;為2.7?3.1nm；其傅里葉變換紅外光譜FTIR分析結(jié)果顯示，在3200?3600cm<supgt;?1</supgt;波數(shù)范圍內(nèi)出現(xiàn)吸收峰，對(duì)應(yīng)于羥基的伸縮振動(dòng)；對(duì)其進(jìn)行光電子能譜XPS分析結(jié)果顯示，π?π<supgt;*</supgt;特征峰的相對(duì)含量為5.7?7%。使竹基活性炭對(duì)四環(huán)素具有優(yōu)異的吸附性能。

技術(shù)研發(fā)人員：黃昆明,馮潤(rùn)蕓,李江榮,王倩,張懷民
受保護(hù)的技術(shù)使用者：成都達(dá)奇科技股份有限公司
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2025/1/2