一种海螵蛸热解衍生吸附材料及其制备方法和应用

本发明属于吸附材料，具体涉及一种海螵蛸热解衍生吸附材料及其制备方法和应用。

背景技术：

1、全球水体污染既有天然来源，也有人为来源，如未经处理的生活污水、采矿和土地开发、工业和固体废弃物处理、农业径流等。排放源的多样性使得水体所含污染物组成复杂化，除了重金属和有机染料等传统污染物，新的环境污染物化学分类不断出现。环境dna(environmental dna,edna)作为抗生素耐药基因(antibiotic resistance genes,args)的载体，成为备受关注的一种新兴污染物，尤其是其与重金属离子的结合使得污染物的生物毒性进一步增强。因此，对于污水的处理不仅需要开发针对每一类污染物的去除技术，而且要针对污水排放开发能够同步去除不同性质污染物的方法。

2、目前，污水处理中对重金属这类传统污染物的去除常采用化学沉淀、离子交换、膜反应和吸附等成熟的方法，对edna污水的处理有消毒、混凝、高级氧化和吸附等技术。中国发明专利名称《一种去除污水中抗生素抗性基因的方法》(公开号：cn106698652a)通过构建缺氧/好氧-膜生物反应器运行对污水中的抗性基因具有良好去除效果，但操作管理复杂，去除效果受水质组分和运行环境的影响较大。此外，具有高比表面积的纳米颗粒对重金属和edna有较高的吸附效率，但是纳米材料的成本和环境风险高，从而限制其应用。

技术实现思路

1、有鉴于此，本发明的目的在于提供了一种海螵蛸热解衍生吸附材料及其制备方法和应用，本发明提供的海螵蛸热解衍生吸附材料能实现对污水中重金属和edna的同步去除。

2、为了实现上述目的，本发明提供了以下技术方案：

3、本发明提供了一种海螵蛸热解衍生吸附材料，包括具有多孔房架式孔道结构的碳酸钙骨架和覆盖在所述碳酸钙骨架表面及其孔道壁上的有机碳膜；所述孔道的间距为50～200μm；

4、所述海螵蛸热解衍生吸附材料中碳酸钙骨架的质量百分含量为95～97％，有机碳膜的质量百分含量为3～5％。

5、本发明还提供了上述方案所述海螵蛸热解衍生吸附材料的制备方法，包括以下步骤：

6、将海螵蛸依次进行干燥和热解，得到海螵蛸热解衍生吸附材料。

7、优选的，所述热解的温度为300～600℃，保温时间为1～2h。

8、优选的，所述热解在无氧条件或限氧条件下进行；所述限氧条件为控制氧气的体积含量低于1％。

9、本发明还提供了上述方案所述海螵蛸热解衍生吸附材料或上述方案所述制备方法制备的海螵蛸热解衍生吸附材料在同步去除水体中重金属和edna中的应用。

10、本发明还提供了一种同步去除水体中重金属和edna的方法，其特征在于，包括以下步骤：

11、在水体中投加海螵蛸热解衍生吸附材料进行吸附处理；

12、所述海螵蛸热解衍生吸附材料为上述方案所述海螵蛸热解衍生吸附材料或上述方案所述制备方法制备的海螵蛸热解衍生吸附材料。

13、优选的，所述水体中重金属离子包括cd2+、mn2+、zn2+和cu2+中的一种或几种；所述水体中edna包括鲱鱼精子dna、鲑鱼精子dna、氨苄青霉素耐药基因和小牛胸腺dna中的一种或几种。

14、优选的，所述水体中重金属离子的浓度为1～60mg/l；所述水体中edna的浓度为1～64mg/l。

15、优选的，所述海螵蛸热解衍生吸附材料的投加量为4.8～50mg/l。

16、优选的，所述吸附处理的温度为2～40℃，时间为1～7d。

17、本发明提供了一种海螵蛸热解衍生吸附材料，包括具有多孔房架式孔道结构的碳酸钙骨架和覆盖在所述碳酸钙骨架表面及其孔道壁上的有机碳膜；所述孔道的间距为50～200μm；所述海螵蛸热解衍生吸附材料中碳酸钙骨架的质量百分含量为95～97％，有机碳膜的质量百分含量为3～5％。

18、本发明提供的海螵蛸热解衍生材料具有多孔房架式孔道结构的碳酸钙基质和在碳酸钙骨架表面及其孔道壁覆盖的有机碳膜，多孔骨架有利于edna这种大分子的扩散和吸附；骨架为碳酸钙成分，有机碳膜表面具有丰富官能团，两者均能够和重金属发生较强的络合、离子交换等反应，从而实现对水体中重金属和edna的同步去除，对水体中复合污染物表现出较高的去除效率，而且其块状的结构更便于循环利用。

19、本发明使用海螵蛸这一渔业废弃物作为原料制备海螵蛸热解衍生材料，既实现了海螵蛸废弃物的资源化处置，同时其热解衍生物作为环保高效吸附材料既有利于水体净化，又降低了污水处理能耗。

技术特征：

1.一种海螵蛸热解吸附材料，其特征在于，包括具有多孔房架式孔道结构的碳酸钙骨架和覆盖在所述碳酸钙骨架表面及其孔道壁上的有机碳膜；所述孔道的间距为50～200μm；

2.权利要求1所述海螵蛸热解衍生吸附材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

3.根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于，所述热解的温度为300～600℃，保温时间为1～2h。

4.根据权利要求2或3所述的制备方法，其特征在于，所述热解在无氧条件或限氧条件下进行；所述限氧条件为控制氧气的体积含量低于1％。

5.权利要求1所述海螵蛸热解衍生吸附材料或权利要求2～4任一项所述制备方法制备的海螵蛸热解衍生吸附材料在同步去除水体中重金属和edna中的应用。

6.一种同步去除水体中重金属和edna的方法，其特征在于，包括以下步骤：

7.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，所述水体中重金属离子包括cd2+、mn2+、zn2+和cu2+中的一种或几种；所述水体中edna包括鲱鱼精子dna、鲑鱼精子dna、氨苄青霉素耐药基因和小牛胸腺dna中的一种或几种。

8.根据权利要求6或7所述的方法，其特征在于，所述水体中重金属离子的浓度为1～60mg/l；所述水体中edna的浓度为1～64mg/l。

9.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，所述海螵蛸热解衍生吸附材料的投加量为4.8～50mg/l。

10.根据权利要求6所述的制备方法，其特征在于，所述吸附处理的温度为2～40℃，时间为1～7d。

技术总结
本发明属于吸附材料技术领域，具体涉及一种海螵蛸热解衍生吸附材料及其制备方法和应用。本发明提供的海螵蛸热解衍生材料具有多孔房架式孔道结构的碳酸钙基质和在碳酸钙骨架表面及其孔道壁覆盖的有机碳膜，可实现对水体中重金属和eDNA的同步去除，对水体中复合污染物表现出高效的去除效率，而且其块状的结构更便于循环利用。

技术研发人员：张迪,赵金凤,石林,张凰,罗勇
受保护的技术使用者：临沂大学
技术研发日：
技术公布日：2024/1/16