[发明专利]生物质碳材料及其制备方法和应用

说明书

本发明提供了一种生物质碳材料及其制备方法和应用，该制备方法包括：将猪粪与分子筛在水中混合，得到混合物；在氮气保护下加热混合物，经处理得到生物质碳材料。该生物质碳材料可以在去除水中盐酸四环素中应用。本发明制备的生物质碳材料能够吸附和催化氧化降解水中的盐酸四环素，具有去除效果良好、去除速率快和环境友好等优点，因此，其可以应用于富含盐酸四环素水体的快速和高效降解；另外，本发明的制备方法具有工艺简单、成本低廉、产率高和周期短等优点，可以适用于工业化大规模生产生物质碳材料。

技术领域

本发明属于生物质碳材料及环境应用技术领域，具体涉及一种生物质碳材料及其制备方法和应用。

背景技术

近年来，随着经济社会和科学技术的高速发展，抗生素虽然在人畜疾病防治中应用趋于广泛，挽救了众多生命，但是由于抗生素废水处理体系发展仍未完善，导致一些地区地表水和地下水中检测出高浓度的抗生素，对经济社会健康发展和人类安全造成了严重的威胁，因此，需要使用一系列手段来减少甚至去除水中的抗生素。

常见的抗生素处理可以分为生物处理法和物化处理法两大类。因为微生物对抗生素的耐受性较差，无法对高浓度的抗生素废水进行处理。因此，需要利用物化法对抗生素进行处理。在物化法中，通常使用碳材料对水中抗生素进行吸附，然而吸附只是污染物的迁移，并不能达到彻底去除抗生素的目的。因此，氧化技术成为彻底去除水中抗生素的研究热点，从而寻找一种环境友好的催化剂更有重要意义。

发明内容

本发明针对现有技术中的不足，首要目的是提供一种生物质碳材料的制备方法。

本发明的第二个目的是提供一种采用上述制备方法得到的生物质碳材料。

本发明的第三个目的是提供一种生物质碳材料的用途。

为达到上述目的，本发明的解决方案是：

一种生物质碳材料的制备方法，其包括如下步骤：

(1)、将动物粪便(猪粪)与分子筛在水中混合，并加热搅拌至水分烘干得到混合物，其中，加热的温度为80±5℃；

(2)、在氮气保护下加热混合物，经处理得到生物质碳材料。

优选地，在步骤(1)中，动物粪便与分子筛的质量比为1:1‐20:1。

优选地，在步骤(1)中，混合物的质量浓度为0.1‐1g/mL。

优选地，在步骤(1)中，动物粪便为猪粪，pH值为4‐10，含水率为4‐9％。

优选地，在步骤(1)中，分子筛为介孔分子筛SBA‐15，孔径为4‐13nm，比表面积为500‐900m²/g，孔容为1‐3cm³/g，吸附容量为15‐45mg/g。

优选地，在步骤(2)中，加热的温度为500‐900℃，加热的速率为4‐13℃/min，加热的保持时间为0.5‐3h。

优选地，在步骤(2)中，处理的过程为冷却，浸泡，洗涤和烘干。

其中，浸泡的过程为用氢氟酸进行浸泡，浸泡的时间为20‐48h；氢氟酸的浓度为15‐50wt％。

洗涤的过程为依次用水和乙醇洗涤4‐6次至中性。

烘干的温度为40‐80℃。

一种生物质碳材料，其由如上述的制备方法制备得到。

其中，生物质碳材料的粒径为4‐60nm，比表面积为300‐600m²/g，吸附容量为15‐100mg/g；碳元素的含量为81.7±0.1％，氧元素的含量为8.3±0.2％，氮元素的含量为1.5±0.1％。

一种如上述的生物质碳材料在去除水中盐酸四环素中的应用。