本發(fā)明專利技術(shù)提供了一種層狀納米結(jié)構(gòu)礦物質(zhì)材料，前述材料是抗生素發(fā)酵菌渣后在600～1200℃高溫?zé)Y(jié)0.5～24h后得到的產(chǎn)物，具有優(yōu)異的吸收、固定重金屬的作用，可用于水或土壤中重金屬的去除和固定。本發(fā)明專利技術(shù)提供了通過高溫?zé)Y(jié)制備前述層狀納米結(jié)構(gòu)礦物質(zhì)材料的方法，該方法簡(jiǎn)單易行，有效實(shí)現(xiàn)了抗生素菌渣的無(wú)害化和高值轉(zhuǎn)化利用，具有很好的經(jīng)濟(jì)效益和推廣應(yīng)用價(jià)值。價(jià)值。價(jià)值。
【技術(shù)實(shí)現(xiàn)步驟摘要】
一種抗生素發(fā)酵菌渣高溫?zé)Y(jié)制備的層狀納米結(jié)構(gòu)礦物質(zhì)材料及其制備方法和應(yīng)用
[0001]本專利技術(shù)屬于有機(jī)固廢處理領(lǐng)域，具體涉及一種抗生素發(fā)酵菌渣高溫?zé)Y(jié)制備的層狀納米結(jié)構(gòu)礦物質(zhì)材料及其制備方法和應(yīng)用。
技術(shù)介紹
[0002]中國(guó)是世界上最大的抗生素原料生產(chǎn)國(guó)和出口國(guó)，每年約產(chǎn)生超200萬(wàn)噸的抗生素發(fā)酵殘?jiān)？股匕l(fā)酵殘?jiān)删z生物質(zhì)、代謝產(chǎn)物、發(fā)酵底物和殘留抗生素組成。因其水分大，易腐敗且抗生素殘留過多，易對(duì)環(huán)境造成污染，自2008年起被列入中國(guó)國(guó)家危險(xiǎn)廢物目錄，但其中仍富含可再利用的資源，如菌體蛋白，未利用完全的營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)等。
[0003]長(zhǎng)期以來(lái)，許多學(xué)者通過生物處理(如厭氧消化和堆肥)、熱處理(如焚燒、水熱處理、微波加熱和熱解)、物理化學(xué)處理(如高級(jí)氧化、輻照)等技術(shù)手段研究可同時(shí)實(shí)現(xiàn)抗生素發(fā)酵殘?jiān)鼰o(wú)害化和的資源再利用的方法。然而，生物處理存在反應(yīng)周期較長(zhǎng)，在發(fā)酵過程中由于微生物代謝而使抗性基因豐度增加，且后續(xù)產(chǎn)生的廢渣再處理艱難的問題；物理化學(xué)處理則存在效率不穩(wěn)定等缺陷。高溫(1000℃左右)焚燒是一種操作簡(jiǎn)單且能有效滅活抗生素及抗性基因，但目前常用的焚燒方式并未關(guān)注到焚燒產(chǎn)物的礦物成分及資源化利用潛力，直接丟棄于環(huán)境中還會(huì)造成二次污染。如何實(shí)現(xiàn)抗生素發(fā)酵菌渣無(wú)害化和再利用，是抗生素發(fā)酵菌渣資源化處理中的一大難點(diǎn)。
[0004]近年來(lái)，電鍍、冶金、制革和紡織印染等行業(yè)排出的重金屬污染廢水以及含有重金屬的農(nóng)業(yè)廢棄物已成為生態(tài)環(huán)境的重要污染物，并直接或間接地對(duì)人類健康造成極大的危害。與傳統(tǒng)的重金屬離子去除方法相比，生物吸附法采用生物體及其衍生物來(lái)進(jìn)行吸附，來(lái)源廣泛且在原料的成本及環(huán)境保護(hù)方面顯示出較大的優(yōu)勢(shì)，取得了較多的關(guān)注；因此，已有研究人員嘗試使用抗生素菌渣來(lái)進(jìn)行重金屬吸附，但發(fā)現(xiàn)其吸附能力非常有限，雖然進(jìn)一步采用物理化學(xué)改性的方法對(duì)抗生素發(fā)酵菌渣進(jìn)行改性，使其暴露出更多的活性基團(tuán)有利于提高重金屬離子吸附能力，但其步驟繁瑣，且吸附量仍有待提高(孫西寧.抗生素菌渣的改性及其對(duì)重金屬吸附性能研究[D].西北農(nóng)林科技大學(xué),2015.)。因此，若能研究一種操作簡(jiǎn)單的抗生素發(fā)酵菌渣的處理方式，得到具有優(yōu)異的重金屬吸附、固定能力的產(chǎn)品，不但利于抗生素發(fā)酵菌渣的再利用，而且還為水和土壤重金屬去除提供了新選擇，將具有非常好的經(jīng)濟(jì)效益和應(yīng)用價(jià)值。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路
[0005]為了解決抗生素發(fā)酵菌渣處理困難，難以再利用的問題，本專利技術(shù)提供了一種層狀納米結(jié)構(gòu)礦物質(zhì)材料，所述材料是抗生素發(fā)酵菌渣粉末經(jīng)高溫?zé)Y(jié)所得到的產(chǎn)物，所述高溫?zé)Y(jié)溫度為600～1200℃，高溫?zé)Y(jié)時(shí)間為0.5～24h。
[0006]進(jìn)一步地，上述高溫?zé)Y(jié)溫度為600～800℃，高溫?zé)Y(jié)時(shí)間為2～24h。
[0007]更進(jìn)一步地，上述高溫?zé)Y(jié)溫度為600℃，高溫?zé)Y(jié)時(shí)間為24小時(shí)。
[0008]優(yōu)選地，上述抗生素發(fā)酵菌渣粉末是土霉素發(fā)酵菌渣粉末和/或鏈霉素發(fā)酵菌渣粉末。
[0009]本專利技術(shù)還提供了一種高溫?zé)Y(jié)處理抗生素發(fā)酵菌渣制備上述層狀納米結(jié)構(gòu)礦物質(zhì)材料方法，包括如下步驟：
[0010]將抗生素發(fā)酵菌渣粉末在600～1200℃下高溫?zé)Y(jié)0.5～24小時(shí)，即得。
[0011]進(jìn)一步地，所述高溫?zé)Y(jié)是在空氣氛圍條件下高溫?zé)Y(jié)。
[0012]更進(jìn)一步地，所述高溫?zé)Y(jié)溫度為600～800℃；和/或所述高溫?zé)Y(jié)時(shí)間為2～24h；優(yōu)選地，所述高溫?zé)Y(jié)溫度為600℃，高溫?zé)Y(jié)時(shí)間為24h。
[0013]優(yōu)選地，上述抗生素發(fā)酵菌渣粉末是土霉素發(fā)酵菌渣粉末和/或鏈霉素發(fā)酵菌渣粉末。
[0014]本專利技術(shù)還提供了上述層狀納米結(jié)構(gòu)礦物質(zhì)材料吸附、固定或回收水或土壤中的重金屬的應(yīng)用。
[0015]進(jìn)一步地，上述重金屬為鉛、銅、鈾中的至少一種。
[0016]本專利技術(shù)提供了一種除去水中重金屬的方法，包括如下步驟：
[0017](1)向水中加入上述的層狀納米結(jié)構(gòu)礦物質(zhì)材料進(jìn)行吸附；
[0018](2)過濾，得到濾液即為除去重金屬的水；
[0019]所述重金屬為重金屬離子。
[0020]本專利技術(shù)還提供了一種除去土壤中重金屬的方法，包括如下步驟：向土壤中加入上述的層狀納米結(jié)構(gòu)礦物質(zhì)材料進(jìn)行固定；所述重金屬為重金屬離子。
[0021]本專利技術(shù)所述的“高溫?zé)Y(jié)”是粉末或粉末壓坯加熱形成致密結(jié)構(gòu)的過程。
[0022]本專利技術(shù)的有益效果：
[0023]1、本專利技術(shù)通過高溫處理，在無(wú)害化處理抗生素發(fā)酵菌渣的同時(shí)制得高性能層狀納米結(jié)構(gòu)的礦物質(zhì)材料，富含鈣鹽、氧化鈣和/或磷酸鹽，可用于多種重金屬污染物的吸附、固定或回收。
[0024]2、本專利技術(shù)所得層狀納米結(jié)構(gòu)礦物質(zhì)材料具備優(yōu)秀的捕捉重金屬能力，并可通過沉降收集去除重金屬；尤其是在相對(duì)較低的溫度下(600℃)高溫?zé)Y(jié)較長(zhǎng)時(shí)間(24h)得到的材料具有十分優(yōu)異的固定/除鈾效果，且吸附容量高；
[0025]3、本專利技術(shù)高溫?zé)Y(jié)過程無(wú)需額外添加助燃劑及氧氣，制備方法和設(shè)備簡(jiǎn)單。
[0026]本專利技術(shù)對(duì)抗生素發(fā)酵菌渣的無(wú)害化及資源化處理具有指導(dǎo)性意義，且所得產(chǎn)品性能優(yōu)異，具有十分廣闊的應(yīng)用前景。
[0027]顯然，根據(jù)本專利技術(shù)的上述內(nèi)容，按照本領(lǐng)域的普通技術(shù)知識(shí)和慣用手段，在不脫離本專利技術(shù)上述基本技術(shù)思想前提下，還可以做出其它多種形式的修改、替換或變更。
[0028]以下通過實(shí)施例形式的具體實(shí)施方式，對(duì)本專利技術(shù)的上述內(nèi)容再作進(jìn)一步的詳細(xì)說明。但不應(yīng)將此理解為本專利技術(shù)上述主題的范圍僅限于以下的實(shí)例。凡基于本專利技術(shù)上述內(nèi)容所實(shí)現(xiàn)的技術(shù)均屬于本專利技術(shù)的范圍。
附圖說明
[0029]圖1：土霉素發(fā)酵菌株在不同溫度和時(shí)間條件下所得的礦物質(zhì)復(fù)合材料的掃描電鏡圖。(a)600℃高溫處理2小時(shí)所得的材料(實(shí)施例1)，(b)600℃處理24小時(shí)所得的材料(實(shí)
施例4)，(c)800℃處理2小時(shí)所得的材料(實(shí)施例2)。
[0030]圖2：鏈霉素發(fā)酵菌渣在600℃高溫高溫?zé)Y(jié)處理2小時(shí)所得礦物質(zhì)材料(實(shí)施例7)的掃描電鏡圖。
[0031]圖3：兩種抗生素發(fā)酵菌渣所得的礦物質(zhì)材料與水稻秸稈所得礦物質(zhì)材料的能譜圖。
[0032]圖4：土霉素發(fā)酵菌渣在不同溫度和時(shí)間條件下所得的礦物質(zhì)復(fù)合材料的X射線衍射譜圖。(a)600℃高溫處理2小時(shí)所得的材料，(b)600℃處理24小時(shí)所得的材料，(c)800℃處理2小時(shí)所得的材料。
[0033]圖5：土霉素發(fā)酵菌渣在不同制備條件所得礦物材料對(duì)鈾的去除效果。其中“U(VI)removal”意為“鈾的去除率”，“U(VI)adsorption capacity”意為“鈾的吸附容量(mg鈾/g灰)”，
“?”
前面的數(shù)字代表處理溫度，
“?”
后面的數(shù)字代表處理時(shí)間，如“600
?
24”意為“灼燒溫度為600℃，停留時(shí)間為24小時(shí)。
[0034]圖6：土霉素發(fā)酵菌渣在不同溫度和時(shí)間處理?xiàng)l件下所得礦物質(zhì)材料對(duì)鈾本文檔來(lái)自技高網(wǎng)...
【技術(shù)保護(hù)點(diǎn)】
【技術(shù)特征摘要】
1.一種層狀納米結(jié)構(gòu)礦物質(zhì)材料，其特征在于，所述材料是抗生素發(fā)酵菌渣粉末經(jīng)高溫?zé)Y(jié)所得到的產(chǎn)物，所述高溫?zé)Y(jié)溫度為600～1200℃，高溫?zé)Y(jié)時(shí)間為0.5～24h。2.如權(quán)利要求1所述的層狀納米結(jié)構(gòu)礦物質(zhì)材料，其特征在于，所述高溫?zé)Y(jié)溫度為600～800℃，高溫?zé)Y(jié)時(shí)間為2～24h。3.如權(quán)利要求1或2所述的層狀納米結(jié)構(gòu)礦物質(zhì)材料，其特征在于，所述高溫?zé)Y(jié)溫度為600℃，高溫?zé)Y(jié)時(shí)間為24小時(shí)。4.一種制備權(quán)利要求1～3任一項(xiàng)所述層狀納米結(jié)構(gòu)礦物質(zhì)材料方法，其特征在于，包括如下步驟：取抗生素發(fā)酵菌渣粉末在600～1200℃下高溫?zé)Y(jié)0.5～24小時(shí)，即得。5.如權(quán)利要求4所述的制備方法，其特征在于，所述高溫?zé)Y(jié)是在空氣氛圍條件下高溫?zé)Y(jié)。6.如權(quán)利要求4或5所述的制備...
【專利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：代立春，盧倩，
申請(qǐng)(專利權(quán))人：農(nóng)業(yè)部沼氣科學(xué)研究所，
類型：發(fā)明
國(guó)別省市：
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