本發(fā)明涉及一種紅藻渣炭化制備生物活性炭的方法及其應用。

背景技術：

近年來，隨著海藻化工產(chǎn)品數(shù)量和品種的不斷增多，伴隨而來的加工廢棄物數(shù)量也在增加，造成了嚴重的資源浪費和環(huán)境污染。因此，海藻粉的處理和綜合利用是海洋資源利用領域迫切需要解決的課題。石花菜等紅藻是制造瓊膠的主要原料，大量用作細菌培養(yǎng)基瓊膠是多糖體的聚合物，有抗病毒的性質。紅藻廢渣是石花菜、江蘺和麒麟菜等海洋紅藻提取瓊膠和卡拉膠的下腳料，目前一直沒有很好的處理方法，有些甚至被當作垃圾處理掉。

目前，對紅藻渣的利用研究有以下幾種措施：制作肥料或飼料，提取活性物質，生產(chǎn)沼氣或者制備生物柴油等，但是由于藻類殘渣中的成分復雜，并不能對紅藻渣有效利用與開發(fā)，由此限制了紅藻渣的資源利用，造成了巨大的資源浪費和嚴重的環(huán)境污染。因此，本發(fā)明研究將紅藻渣用于制備生物活性炭，并用作環(huán)保材料去除廢水中的重金屬等領域，克服了其他研究的弊端，為有效解決紅藻渣資源的合理利用提供了一種新的方法。

技術實現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的在于提供一種利用紅藻渣硫酸炭化制備生物活性炭的方法及其應用。

本發(fā)明所采取的技術方案是：

一種紅藻渣炭化制備生物活性炭的方法，包括以下制備步驟：

1）清洗紅藻渣，干燥后粉碎；

2）用濃硫酸處理步驟1）所得的產(chǎn)物，干燥后粉碎即可。

所述的紅藻渣為石花菜。

步驟1）中，所述的干燥溫度為323~343K，干燥后紅藻渣的含水量為5~10%。

步驟1）中，所述的粉碎目數(shù)為80~120目。

步驟2）中，步驟1）所得的產(chǎn)物與濃硫酸的用量比為1g:（5~7）mL。

步驟2）中，所述的濃硫酸處理條件為：溫度363~373K，時間20~28h。

步驟2）中，所述的濃硫酸中H₂SO₄ 的質量分數(shù)為70~96%。

步驟2）中，所述的干燥溫度為323~343K，干燥時間為2~4h，粉碎目數(shù)為100~150目。

所述的一種紅藻渣炭化制備的生物活性炭在廢水處理中的應用。

所述的廢水為含鉛廢水。

本發(fā)明的有益效果是：本發(fā)明能高效處置大量紅藻渣，資源利用率高，工藝流程簡單高效，可降低制備生物活性炭材料的成本，且經(jīng)濟實用、綠色環(huán)保，所制得的生物活性炭對鉛的吸附性能優(yōu)良，具有良好的工業(yè)前景和社會效益。本發(fā)明方法適用范圍廣泛，各種藻類的生產(chǎn)廢渣都可以使用本方法來處理。

附圖說明

附圖1是實施例制得的生物活性炭的掃描電鏡圖；

附圖2是實施例在不同pH條件下吸附鉛離子的效果圖。

具體實施方式

一種紅藻渣炭化制備生物活性炭的方法，包括以下制備步驟：

1）清洗紅藻渣，干燥后粉碎；

2）用濃硫酸處理步驟1）所得的產(chǎn)物，干燥后粉碎即可。

優(yōu)選的，所述的紅藻渣為石花菜。

優(yōu)選的，步驟1）中，所述的干燥溫度為323~343K，干燥后紅藻渣的含水量為5~10%。

優(yōu)選的，步驟1）中，所述的粉碎目數(shù)為80~120目；進一步優(yōu)選的，步驟1）中，所述的粉碎目數(shù)為100目。

優(yōu)選的，步驟2）中，步驟1）所得的產(chǎn)物與濃硫酸的用量比為1g:（5~7）mL；進一步優(yōu)選的，步驟2）中，步驟1）所得的產(chǎn)物與濃硫酸的用量比為1g:6mL。

優(yōu)選的，步驟2）中，所述的濃硫酸處理條件為：溫度363~373K，時間20~28h；進一步優(yōu)選的，步驟2）中，所述的濃硫酸處理條件為：溫度370~373K，時間23~25h。

優(yōu)選的，步驟2）中，所述的濃硫酸中H₂SO₄ 的質量分數(shù)為70~96%。

進一步來說，步驟2）中，濃硫酸處理步驟1）所得的產(chǎn)物后，經(jīng)過濾后用堿中和，使pH呈中性后再進行干燥、粉碎。

優(yōu)選的，步驟2）中，所述的堿為碳酸鈉、碳酸氫鈉、氫氧化鈉中的一種；再進一步優(yōu)選的，所述的堿為碳酸氫鈉。

優(yōu)選的，步驟2）中，所述的干燥溫度為323~343K，干燥時間為2~4h，粉碎目數(shù)為100~150目；進一步優(yōu)選的，步驟2）中，所述的干燥溫度為328~338K，干燥時間為2.5~3.5h，粉碎目數(shù)為100~150目。

所述的一種紅藻渣炭化制備的生物活性炭在廢水處理中的應用。

優(yōu)選的，所述的廢水為含鉛廢水。

以下通過具體的實施例對本發(fā)明的內容作進一步詳細的說明。

實施例：

1、吸附材料的制備

A、首先用自來水把紅藻石花菜殘渣（Gelidiaceae）洗凈，然后用蒸餾水清洗多次，以去除沙子和其他雜質。然后將清洗后的材料放置于溫度為333K環(huán)境中干燥12h，干燥后紅藻渣的含水量為8%，最后粉碎至100目大小，所制得的產(chǎn)物簡稱為GB( Gelidiaceae Biomass)。

B、取上述的GB 5g，與30ml的96% H₂SO₄混合，在373K環(huán)境下攪拌24h。產(chǎn)品過濾后，用碳酸氫鈉溶液中和，用蒸餾水水溶性成分洗凈，直到pH值呈中性。接著在333K的環(huán)境中干燥3h，最后粉碎為直徑為100~150 目，所制得的吸附劑簡稱為GBS( Gelidiaceae Biomass modifiedby Sulfuric acid)。

附圖1為本發(fā)明利用紅藻渣制備的生物活性炭（GBS）的掃描電鏡圖。從圖中可見，活性炭表面分布著豐富的大小不一的孔徑，有效的提高了材料的比表面積，增加了吸附性能。

2、應用

A、分別取20mL的60mg/L鉛離子溶液于1~6號試管，分別調節(jié)pH為2，2.5，3，3.5，4，4.5，5，5.5，分別加入12mgGB，振蕩4h后離心，測上清液測定鉛離子的濃度。

B、分別取20mL的60mg/L鉛離子溶液于1~6號試管，分別調節(jié)pH為2，2.5，3，3.5，4，4.5，5，5.5，分別加入12mg GBS，振蕩4h后離心，測上清液測定鉛離子的濃度。

GB和GBS在不同pH條件下的吸附鉛離子的效果如附圖2所示?？梢?，隨著pH的增大，GB和GBS的吸附量呈增加并趨于穩(wěn)定的趨勢。在同等pH的條件下，GBS的吸附量比GB的都大。例如在pH為5.0時，GB的吸附量為41.9mg/g，而GBS對鉛的吸附量則提高至55.7mg/g，吸附效果提升了32.9%。所以，通過本發(fā)明的硫酸改性，可以提高紅藻制備所得的生物活性炭的吸附性能。