[发明专利]一种基于糠醛渣的生物质炭及其应用

说明书

本发明涉及一种基于糠醛渣的生物质炭，其通过将糠醛渣与脱水剂混合后进行炭化反应得到。在优选的技术方案中，本发明采用浓硫酸与可溶性硫酸盐作为复合型脱水剂，将糠醛渣转化为生物质炭，并将其用于吸附抗生素。测试表明该生物质炭表面富含多种羧基、羟基等含氧官能团，对初始浓度为200mg/l的四环素、土霉素的最高去除率分别达到98.0％和95.5％，最大吸附容量分别为162mg/g和335mg/g。本发明可应用于抗生素生产工厂、医院、畜牧养殖场的废水处理。

技术领域

本发明涉及有机化学领域，具体涉及一种基于糠醛渣的生物质炭，以及该生物质炭在吸附抗生素中的应用。

背景技术

糠醛是一种重要的化工原料，在石油精制、化学工业、药物合成、橡胶等领域均有应用。该产品最大的优点在于它的原料，原料主要以玉米芯、玉米秸秆、稻草、甘蔗渣、花生壳等农副产品的废弃物为主，这些废弃物是取之不尽，用之不竭的可再生资源。在生物质受到高度关注的今天，应该大力发展糠醛产业，拓展下游产品，从而解决岌岌可危的能源问题。

我国是糠醛的生产和出口大国，国内的生产企业达二百多家，年产量大约三十万吨。据估计，每年排出的废渣有数百吨。这种废渣呈酸性，堆放成渣山或者挖坑填埋都会造成环境污染，而目前的处理方式也是以焚烧供热为主。在这个提倡节能环保、拒绝浪费的今天，这部分生物质资源应该充分利用。

糠醛渣的pH值约为2，自然风干后呈黄褐色，质地松软。其主要成分为纤维素、半纤维素、木质素以及少量的氮元素、磷元素等。纤维素、半纤维素、木质素三者是构成细胞壁的主要成分，纤维素以其较高的结晶度在植物细胞壁中扮演着骨架结构的角色，提高细胞壁的机械强度。半纤维素作为细胞壁的填充物，包裹在纤维素外。木质素则起到连接纤维的作用。纤维素是生物质的骨架，是一种以葡萄糖为结构单元的线性长链高分子聚合物，分子式为(C₆H₁₀O₅)_n，分子量介于5万-250万之间。纤维素是微元纤束状态，结晶性很强，在各种外力的作用下，分子链间的糖苷键或其他共价键容易断裂，从而降低聚合度。每个纤维素基环上含有反应能力不同的三个醇羟基，可发生酯化、醚化、氧化等多种反应。目前，在食品、燃料、医药等领域将纤维素转化成小分子的应用也是非常广泛的。半纤维素是由多种不同类型的单糖构成的异质多聚体，主要的结构单元有：D-葡萄糖基、D-半乳糖醛酸基、D-木聚糖、D-甘露糖基、O-半乳糖基、L-阿拉伯糖基、4-O-甲基-D-葡萄糖醛酸基、D-葡萄糖醛和少量L-鼠李糖基、L-盐藻糖基和带有甲氧基、乙酰基的中性糖。半纤维素大多带有侧链，是一种聚合度很低的，相比纤维素分子链更短也更容易降解的无定型结构。木质素是以苯基丙烷为结构单元，通过醚键和碳-碳键随机的连接构成三维复杂高分子聚合物，分子式为(C₆H₁₁O₂)_n，分子量在几百到几百万之间。其基本的空间结构有愈创木基丙烷、对羟苯基丙烷及紫丁香基丙烷，是植物中仅次于纤维素的最丰富和最重要的的有机天然高聚物。木质素不溶于水，在一定浓度的酸或碱的处理下可水解，但并不能水解成单糖。

生物质的转化技术对实现可持续发展具有重要意义。废弃生物质原料的资源化利用不仅能够解决大量排放、堆积和焚烧带来的污染问题，还能变废为宝，在农作物培育、水污染治理以及化石燃料替代方面有很大的应用价值，产生一定的经济效益和社会效益。选用糠醛渣为原料，一方面糠醛渣本身富含纤维素、半纤维素和木质素，具有潜在的资源转化特质；另一方面，我国糠醛渣资源丰富，生物质转化也有相关的技术成果可以借鉴，若能实现规模化赢用，将带来很大的经济效益。

鉴于此，特提出本发明。

发明内容

本发明的第一目的在于提供一种基于糠醛渣的生物质炭。

本发明的第二目的在于提供上述生物质炭的应用。

为实现上述目的，本发明的技术方案如下：