[发明专利]具有高效吸附核黄素的蓝藻生物炭材料的制备方法与应用

说明书

本发明公开了一种具有高效吸附核黄素的蓝藻生物炭材料的制备方法与应用，将打捞的蓝藻过筛子，在烘箱干燥，得到块状蓝藻生物质，用粉碎机粉碎，得到粉末蓝藻生物质；将粉末蓝藻生物质与KOH混合，用锡箔纸包裹，置于管式炉热解，得到热解产物；将热解产物用盐酸清洗，然后过膜，将固体截留在膜表面，再用纯净水清洗至中性；将固体烘干，研磨成粉末，过筛子，即可得到蓝藻生物炭材料。本发明选取蓝藻生物质为原料，利用KOH为活化剂，通过管式炉炭化制得蓝藻生物炭材料。一方面使得废弃蓝藻生物质得到安全处置，避免了二次污染，另一方面，蓝藻生物炭对核黄素具有高吸附功能，为发酵液中核黄素分离提纯提供理论与关键技术支撑。

技术领域

本发明具体涉及一种具有高效吸附核黄素的蓝藻生物炭材料及其制备方法与应用。

背景技术

核黄素即维生素B₂，是人体必需的外源营养物质，其商业化生产主要利用微生物发酵法，发酵液中的需要对核黄素进行分离提纯，但核黄素分离提纯的传统过程复杂、产品纯度和收益率低、化学药品残留且成本高等缺点，发展高效、无毒害、低成本的核黄素回收技术尤为必要，具有非常重要的环境价值与社会意义。

吸附技术由于其具有操作简单、运行成本低、吸附剂可重复利用、分离效率高且吸附过程不产生毒副产品等特性，在回收液相中的核黄素方面具有巨大应用潜力。吸附技术核心是吸附材料，近些年来，已有许多关于核黄素吸附材料的研究报道，比如沸石、离子液体改性的Fe₃O₄磁性纳米颗粒以及中孔聚乙烯乙二醇炭等，但这些吸附剂材料因原料来源不够丰富、制备成本较高或对核黄素吸附容量不够理想等因素，限制了它们在回收核黄素方面的实际应用。

发明内容

发明目的：为了解决现有技术的不足，本发明提供了一种具有高效吸附核黄素的蓝藻生物炭材料及其制备方法与应用，利用废弃蓝藻生物质为原料，制备出高效回收核黄素的蓝藻生物炭材料，为发酵液中核黄素分离提纯提供理论与关键技术支撑。

技术方案：一种具有高效吸附核黄素的蓝藻生物炭材料的制备方法，包括如下步骤：

步骤(1)、将打捞的蓝藻过20目筛子，然后在105℃烘箱干燥，得到块状蓝藻生物质，之后将块状蓝藻生物质用粉碎机粉碎，得到粉末蓝藻生物质；

步骤(2)、将粉末蓝藻生物质与KOH按照质量比1:1混合，用锡箔纸包裹，置于管式炉热解，得到热解产物；

步骤(3)、将热解产物用5％盐酸清洗，中和热解产物中的KOH，然后利用循环水泵抽滤杯过0.45um膜，将固体截留在膜表面，然后再用纯净水清洗至中性；再将固体置于60℃烘箱干燥，干燥之后的固体用玛瑙研钵研磨成粉末，过100目筛子，即可得到最终的蓝藻生物炭材料。

进一步的，所述步骤(2)中，热解条件如下：800℃热解3h；升温速率：10℃/min；管式炉内气氛：惰性气体N₂。

一种具有高效吸附核黄素的蓝藻生物炭材料的应用，将制得的蓝藻生物炭材料用于回收溶液中有价值成分核黄素应用，具体步骤如下：

称取蓝藻生物炭投入核黄素溶液中，控制恒温摇床温度25℃，转速150rpm，反应4h，离心，离心速度为6000rpm，离心时间为5min，获得上清液，用分光光度计检测反应后溶液中核黄素浓度，可计算得到核黄素的回收率。

有益效果：本发明选取巢湖打捞的蓝藻生物质为原料，利用KOH为活化剂，通过管式炉炭化制得具有特定功能的蓝藻生物炭材料。本发明以废弃蓝藻生物质为原料，制备蓝藻生物炭材料，一方面使得废弃蓝藻生物质得到安全处置，避免了二次污染，另一方面，蓝藻生物炭对核黄素具有高吸附功能，为发酵液中核黄素分离提纯提供理论与关键技术支撑。

附图说明

图1是本发明在蓝藻生物炭投加量(0.1g/L)固定情况下，初始核黄素浓度对吸附效果影响关系示意图。