一种植硅体硅碳矿吸附剂及其制备方法和应用

本发明涉及污水处理，尤其涉及一种植硅体硅碳矿吸附剂及其制备方法和应用。

背景技术：

1、抗生素是广泛应用于医药、畜牧、农业、水产养殖等领域的必需抗菌药物，其中四环素是众多抗生素中应用最广泛的一种。我国是抗生素使用大国，但人和动物不能消化这巨大的使用量，60％-90％的抗生素会以自身原化合物的形式随着粪便和尿液排泄出体外，最终进入环境中造成污染。环境中的四环素已被确定对生态系统和人类健康有害。因此，水体中四环素污染的控制至关重要。

2、目前，四环素的主要去除技术方法有高级氧化法、生物处理法、膜分离法和吸附法，其中，吸附法操作简单、能耗低、投资成本低和选择性较好等优点，被广泛应用于水污染治理。目前，最常用的吸附剂是活性炭颗粒和沸石，虽然处理效果好，但由于成本过高、吸附时间长、受污染水体ph制约，再生性能差等缺点，各企业难以承受巨额的环保成本，使它在废水处理领域不再占有优势。

技术实现思路

1、本发明的目的在于，针对现有技术中的四环素吸附剂吸附速率慢、使用温度范围广和对废水酸碱环境要求高的技术问题，提出一种植硅体硅碳矿吸附剂及其制备方法和应用。

2、本发明的一种植硅体硅碳矿吸附剂的制备方法，包括如下步骤：

3、s1:将植硅体硅碳矿和naoh混合研磨均匀；

4、s2:将步骤s1中所得到的粉体在惰性氛围下进行煅烧；

5、s3:将步骤s2煅烧得到的材料洗涤至中性后干燥，得到植硅体硅碳矿吸附剂。

6、进一步的，所述植硅体硅碳矿与naoh的质量比为1：(0.75-2)。

7、进一步的，所述植硅体硅碳矿与naoh的质量比为1：(1-2)。

8、进一步的，步骤s2中，煅烧温度为300-1000℃，升温速率为5℃/min，煅烧至少1h。

9、进一步的，煅烧温度为500-900℃，煅烧2h。

10、进一步的，步骤s3中，洗涤具体操作如下：将材料放入去离子水中搅拌，反复冲洗至中；干燥温度为60℃。

11、一种采用上述的制备方法制备的植硅体硅碳矿吸附剂。

12、一种如上述的植硅体硅碳矿吸附剂在处理污水中的四环素的应用。

13、进一步的，将植硅体硅碳矿吸附剂投加到污染水体中，搅拌处理完成污染水体处理，污染水体ph为2～12。

14、进一步的，所述污染水体中四环素浓度为5mg/l～30mg/l，植硅体硅碳矿吸附剂投加量为0.5g/l～2g/l。

15、本发明采用一步法将简单处理后的植硅体硅碳矿与naoh反应，同时活化了硅和碳，改变了原有的矿物片层状结构，制备出一种同时具有大孔硅和介孔碳的新型分级孔吸附材料。

16、本发明制备的吸附剂吸附四环素速率快，达到吸附平衡所需时间少于30min，大孔硅的孔隙填充效应和静电吸附效应以及介孔碳的π-πeda和孔隙填充效应共同协同作用，耐酸碱性强，在不同酸碱度的污染水体中，吸附率均能达到93.90％以上，适用于较宽ph值和温度值的污染水体中。在处理不同温度的污染水体时，吸附率均能达到98.23％以上。

17、本发明利用的植硅体硅碳矿—含碳纳微级二氧化硅粉，是植物体内的sio2死亡聚集经过固结成岩形成的矿，其粒度特别细小，300nm 5μm。植硅体硅碳矿分布广、储量大，因此，用于开发经济耐酸碱的新型吸附剂具有广阔的应用前景

18、本发明制备的吸附剂，制备工艺简单易行，生产周期短，对于设备的要求不高，且生产的成本低廉，易于工业化生产，在去除污染水体中四环素领域具有重要的应用前景。

技术特征：

1.一种植硅体硅碳矿吸附剂的制备方法，其特征在于：包括如下步骤：

2.如权利要求1所述的一种植硅体硅碳矿吸附剂的制备方法，其特征在于：所述植硅体硅碳矿与naoh的质量比为1：(0.75-2)。

3.如权利要求1所述的一种植硅体硅碳矿吸附剂的制备方法，其特征在于：所述植硅体硅碳矿与naoh的质量比为1：(1-2)。

4.如权利要求1所述的一种植硅体硅碳矿吸附剂的制备方法，其特征在于：步骤s2中，煅烧温度为300-1000℃，升温速率为5℃/min，煅烧至少1h。

5.如权利要求1所述的一种植硅体硅碳矿吸附剂的制备方法，其特征在于：煅烧温度为500-900℃，煅烧2h。

6.如权利要求1所述的一种植硅体硅碳矿吸附剂的制备方法，其特征在于：步骤s3中，洗涤具体操作如下：将材料放入去离子水中搅拌，反复冲洗至中性；干燥温度为60℃。

7.一种采用权利要求1-6任一项所述的制备方法制备的植硅体硅碳矿吸附剂。

8.一种如权利要求8所述的植硅体硅碳矿吸附剂在处理污水中的四环素的应用。

9.如权利要求8所述的应用，其特征在于：将植硅体硅碳矿吸附剂投加到污染水体中，搅拌处理完成污染水体处理，污染水体ph为2～12。

10.如权利要求8所述的应用，其特征在于：所述污染水体中四环素浓度为5mg/l～30mg/l，植硅体硅碳矿吸附剂投加量为0.5g/l～2g/l。

技术总结
本发明公开了一种植硅体硅碳矿吸附剂及其制备方法和应用。方法包括如下步骤：S1:将植硅体硅碳矿和NaOH混合研磨均匀；S2:将步骤S1中所得到的粉体在惰性氛围下进行煅烧；S3:将步骤S2煅烧得到的材料洗涤至中性后干燥，得到植硅体硅碳矿吸附剂。本发明采用一步法将植硅体硅碳矿与NaOH反应，同时活化了硅和碳，改变了原有的矿物片层状结构，吸附四环素速率快，达到吸附平衡所需时间少于30min，大孔硅的孔隙填充效应和静电吸附效应以及介孔碳的π‑πEDA和孔隙填充效应共同协同作用，耐酸碱性强，在不同酸碱度的污染水体中，吸附率均能达到93.90％以上，适用于较宽pH值和温度值的污染水体中。

技术研发人员：杨华明,刘茜,赵晓光,唐异立,张峻
受保护的技术使用者：中南大学
技术研发日：
技术公布日：2024/1/13