[发明专利]一种木质素降解菌改性荷叶制备多级孔炭的方法及该多级孔炭的应用

说明书

本发明属于吸附剂的技术领域，公开了一种木质素降解菌改性荷叶制备多级孔炭的方法及该多级孔炭的应用。所述方法为：(1)将荷叶进行预处理；(2)将经过预处理的荷叶和木质素降解菌孢子悬浮液接入液体培养基中，于25～35℃恒温震荡培养3～10天，过滤，洗涤，烘干，得到微生物处理的荷叶；(3)将微生物处理的荷叶于600～1000℃碳化处理，在水蒸气的氛围中活化处理，得到多级孔炭。本发明以荷叶为自模板材料，使荷叶得到了有效利用，制备工艺简单，生产成本低，环保；所获得的多级孔碳材料相比于其他活性炭有更好的孔径分布，更好的选择吸附性能，更大的吸附容量。

技术领域

本发明属于吸附剂的技术领域，涉及一种木质素降解菌改性荷叶制备多级孔炭的方法及该多级孔炭与应用，所述多级孔炭以荷叶为基底，通过改性后用作VOCs吸附剂。

背景技术

挥发性有机物(VOCs)作为O3、PM2.5和大气复合污染的关键性前体物之一，其有效的控制和削减对于改善我国空气质量起着至关重要的作用。吸附技术是处理低浓度VOCs最为广泛的处理技术之一，其中吸附剂是吸附技术的关键。多级孔炭材料被认为是一种极具潜力的新型吸附材料，相对单一等级孔炭材料来说，多级孔结构有利于反应物或者产物快速扩散，物质从大孔，介孔到多级孔的多级孔结构中传输，传质阻力会大大减小，吸附速率相应提高，同时避免物质在多级孔中过度积累，有利于材料的再生。含有不同孔隙结构的多级孔炭材料不仅具有等级孔材料的优异性能，而且其具有大的比表面积、发达的多级孔隙结构以及多级孔协同作用，使其吸附效果具有优于其他单一孔隙结构炭材料的特征。

木质素降解菌可利用其自身产生的胞外酶—木质素过氧化物酶(LiP)、锰过氧化物酶(MnP)和漆酶(Lac)通过一系列的自由基链式反应来实现对复杂有机物的降解，从而改变木质纤维的形态，优化多级孔炭的制备原料。白腐菌是目前所发现的一类唯一能彻底降解木质素的微生物，典型代表包括黄孢原毛平革菌、绿色木霉等，其是一类丝状真菌，有较发达的网状菌丝。同时，部分细菌(如高地芽孢杆菌等)也具有降解木质素的功能。本发明选择了木质素降解菌作为对象，考察通过微生物的调控作用，再经碳化、活化形成的多级孔炭对挥发性有机物(VOCs)气体的吸附性能。

目前多级孔炭材料的制备方法主要是模板法，其主要过程是将碳前躯体灌注到具有多级孔道结构的无机材料或嵌段共聚物等模板材料中，经高温碳化去除模板，然而此种方法制备多级孔炭材料不仅制备工艺复杂亢长，而且消耗大量模板和试剂，增加成本，造成二次污染，从而限制其大规模的生产与使用。本发明采用微生物有效地强化自模板材料的多孔性特性，定向增加前体材料的微孔率或者介孔率，从而提升孔结构的可调控性。

发明内容

针对现有活性炭吸附材料的不足，本发明的目的在于提供一种木质素降解菌改性荷叶制备多级孔炭的方法。本发明通过微生物分解荷叶中的木质素原料，再经过碳化，活化处理，得到多级孔炭材料。本发明的方法简单，成本低，绿色环保，易于大规模生产。

本发明的另一目的在于提供由上述方法制备得到的多级孔炭。本发明的多级孔炭具有较好的孔径分布，更好的选择吸附性能，更大的吸附容量。

本发明的另一目的在于提供上述多级孔炭材料的应用。所述多级孔炭材料用于吸附挥发性有机物(VOCs)。

本发明的目的通过以下技术方案实现：

一种木质素降解菌改性荷叶制备多级孔炭的方法，包括如下步骤：

(1)将荷叶进行预处理；

(2)将经过预处理的荷叶和木质素降解菌孢子悬浮液接入液体培养基中，于25～35℃恒温震荡培养3～10天，过滤，洗涤，烘干，得到微生物处理的荷叶；