一种红藻渣炭化制备生物活性炭的方法及其应用与流程

本发明涉及一种红藻渣炭化制备生物活性炭的方法及其应用。

背景技术：

近年来，随着海藻化工产品数量和品种的不断增多，伴随而来的加工废弃物数量也在增加，造成了严重的资源浪费和环境污染。因此，海藻粉的处理和综合利用是海洋资源利用领域迫切需要解决的课题。石花菜等红藻是制造琼胶的主要原料，大量用作细菌培养基琼胶是多糖体的聚合物，有抗病毒的性质。红藻废渣是石花菜、江蓠和麒麟菜等海洋红藻提取琼胶和卡拉胶的下脚料，目前一直没有很好的处理方法，有些甚至被当作垃圾处理掉。

目前，对红藻渣的利用研究有以下几种措施：制作肥料或饲料，提取活性物质，生产沼气或者制备生物柴油等，但是由于藻类残渣中的成分复杂，并不能对红藻渣有效利用与开发，由此限制了红藻渣的资源利用，造成了巨大的资源浪费和严重的环境污染。因此，本发明研究将红藻渣用于制备生物活性炭，并用作环保材料去除废水中的重金属等领域，克服了其他研究的弊端，为有效解决红藻渣资源的合理利用提供了一种新的方法。

技术实现要素：

本发明的目的在于提供一种利用红藻渣硫酸炭化制备生物活性炭的方法及其应用。

本发明所采取的技术方案是：

一种红藻渣炭化制备生物活性炭的方法，包括以下制备步骤：

1）清洗红藻渣，干燥后粉碎；

2）用浓硫酸处理步骤1）所得的产物，干燥后粉碎即可。

所述的红藻渣为石花菜。

步骤1）中，所述的干燥温度为323~343K，干燥后红藻渣的含水量为5~10%。

步骤1）中，所述的粉碎目数为80~120目。

步骤2）中，步骤1）所得的产物与浓硫酸的用量比为1g:（5~7）mL。

步骤2）中，所述的浓硫酸处理条件为：温度363~373K，时间20~28h。

步骤2）中，所述的浓硫酸中H₂SO₄ 的质量分数为70~96%。

步骤2）中，所述的干燥温度为323~343K，干燥时间为2~4h，粉碎目数为100~150目。

所述的一种红藻渣炭化制备的生物活性炭在废水处理中的应用。

所述的废水为含铅废水。

本发明的有益效果是：本发明能高效处置大量红藻渣，资源利用率高，工艺流程简单高效，可降低制备生物活性炭材料的成本，且经济实用、绿色环保，所制得的生物活性炭对铅的吸附性能优良，具有良好的工业前景和社会效益。本发明方法适用范围广泛，各种藻类的生产废渣都可以使用本方法来处理。

附图说明

附图1是实施例制得的生物活性炭的扫描电镜图；

附图2是实施例在不同pH条件下吸附铅离子的效果图。

具体实施方式

一种红藻渣炭化制备生物活性炭的方法，包括以下制备步骤：

1）清洗红藻渣，干燥后粉碎；

2）用浓硫酸处理步骤1）所得的产物，干燥后粉碎即可。

优选的，所述的红藻渣为石花菜。

优选的，步骤1）中，所述的干燥温度为323~343K，干燥后红藻渣的含水量为5~10%。

优选的，步骤1）中，所述的粉碎目数为80~120目；进一步优选的，步骤1）中，所述的粉碎目数为100目。

优选的，步骤2）中，步骤1）所得的产物与浓硫酸的用量比为1g:（5~7）mL；进一步优选的，步骤2）中，步骤1）所得的产物与浓硫酸的用量比为1g:6mL。

优选的，步骤2）中，所述的浓硫酸处理条件为：温度363~373K，时间20~28h；进一步优选的，步骤2）中，所述的浓硫酸处理条件为：温度370~373K，时间23~25h。

优选的，步骤2）中，所述的浓硫酸中H₂SO₄ 的质量分数为70~96%。

进一步来说，步骤2）中，浓硫酸处理步骤1）所得的产物后，经过滤后用碱中和，使pH呈中性后再进行干燥、粉碎。

优选的，步骤2）中，所述的碱为碳酸钠、碳酸氢钠、氢氧化钠中的一种；再进一步优选的，所述的碱为碳酸氢钠。

优选的，步骤2）中，所述的干燥温度为323~343K，干燥时间为2~4h，粉碎目数为100~150目；进一步优选的，步骤2）中，所述的干燥温度为328~338K，干燥时间为2.5~3.5h，粉碎目数为100~150目。

所述的一种红藻渣炭化制备的生物活性炭在废水处理中的应用。

优选的，所述的废水为含铅废水。

以下通过具体的实施例对本发明的内容作进一步详细的说明。

实施例：

1、吸附材料的制备

A、首先用自来水把红藻石花菜残渣（Gelidiaceae）洗净，然后用蒸馏水清洗多次，以去除沙子和其他杂质。然后将清洗后的材料放置于温度为333K环境中干燥12h，干燥后红藻渣的含水量为8%，最后粉碎至100目大小，所制得的产物简称为GB( Gelidiaceae Biomass)。

B、取上述的GB 5g，与30ml的96% H₂SO₄混合，在373K环境下搅拌24h。产品过滤后，用碳酸氢钠溶液中和，用蒸馏水水溶性成分洗净，直到pH值呈中性。接着在333K的环境中干燥3h，最后粉碎为直径为100~150 目，所制得的吸附剂简称为GBS( Gelidiaceae Biomass modifiedby Sulfuric acid)。

附图1为本发明利用红藻渣制备的生物活性炭（GBS）的扫描电镜图。从图中可见，活性炭表面分布着丰富的大小不一的孔径，有效的提高了材料的比表面积，增加了吸附性能。

2、应用

A、分别取20mL的60mg/L铅离子溶液于1~6号试管，分别调节pH为2，2.5，3，3.5，4，4.5，5，5.5，分别加入12mgGB，振荡4h后离心，测上清液测定铅离子的浓度。

B、分别取20mL的60mg/L铅离子溶液于1~6号试管，分别调节pH为2，2.5，3，3.5，4，4.5，5，5.5，分别加入12mg GBS，振荡4h后离心，测上清液测定铅离子的浓度。

GB和GBS在不同pH条件下的吸附铅离子的效果如附图2所示。可见，随着pH的增大，GB和GBS的吸附量呈增加并趋于稳定的趋势。在同等pH的条件下，GBS的吸附量比GB的都大。例如在pH为5.0时，GB的吸附量为41.9mg/g，而GBS对铅的吸附量则提高至55.7mg/g，吸附效果提升了32.9%。所以，通过本发明的硫酸改性，可以提高红藻制备所得的生物活性炭的吸附性能。