【摘 要】
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中国是抗生素的生产和出口大国,每年约生产24.8万吨抗生素,占全球市场总量的70%以上。抗生素菌渣是抗生素生产过程中产生的危险废物,使用焚烧、填埋等传统方法处理抗生素菌渣,会造成菌渣资源的严重浪费。为解决上述问题,本文利用青霉素菌渣碳含量较高的特点,使用青霉素菌渣制备了高比表面积活性炭。为了提高青霉素菌渣活性炭对染料废水拥有更好的吸附能力,对其进行了氮掺杂处理,优化了高比表面积氮掺杂活性炭的制备方
【基金项目】
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河北省自然科学基金面上项目（E2020208054）；
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中国是抗生素的生产和出口大国,每年约生产24.8万吨抗生素,占全球市场总量的70%以上。抗生素菌渣是抗生素生产过程中产生的危险废物,使用焚烧、填埋等传统方法处理抗生素菌渣,会造成菌渣资源的严重浪费。为解决上述问题,本文利用青霉素菌渣碳含量较高的特点,使用青霉素菌渣制备了高比表面积活性炭。为了提高青霉素菌渣活性炭对染料废水拥有更好的吸附能力,对其进行了氮掺杂处理,优化了高比表面积氮掺杂活性炭的制备方法,研究了青霉素菌渣氮掺杂活性炭对亚甲基蓝的吸附性能,并用超声波再生法和热再生法对其进行了再生,达到了菌渣资源化利用的目的。具体研究结果如下:通过单因素实验,优化了高比表面积青霉素菌渣氮掺杂活性炭的制备条件:KOH为活化剂、浸渍比1:1、热解温度600℃、热解时间60 min。制备的青霉素菌渣氮掺杂活性炭比表面积达到了1640.39 m~2·g-1。经过氮掺杂处理后,有利于增加吸附有机污染的羟基数量和氮元素中吡啶氮的含量。采用响应曲面法对青霉素菌渣氮掺杂活性炭吸附亚甲基蓝的影响因素进行优化,建立二次多项式回归方程模型。结果表明,亚甲基蓝吸附过程符合伪二级动力学模型和Langmuir等温吸附模型,建立的响应面模型合理可靠,最佳吸附条件为吸附时间138 min、吸附温度30℃、p H值为8。在此条件下,活性炭对亚甲基蓝的吸附量达到了332.90 mg·g-1,与模型理论预测值335.76 mg·g-1基本吻合。采用超声波再生法和热再生法对亚甲基蓝吸附饱和青霉素菌渣活性炭进行再生。结果表明,超声波再生法在温度30℃、再生时间12 min、超声功率160 W的条件下,再生活性炭的亚甲基蓝吸附量达到178.70 mg·g-1,再生率为52.25%,活性炭损失量为4.25%,超声波法可循环利用的再生次数为3次;热再生法在温度为700℃、再生时间为30 min、升温速率为20℃·min-1时,再生活性炭的吸附量达到233.65 mg·g-1,再生率为68.32%,活性炭损失量为15.86%,热再生法可循环利用次数为4次。从再生率、吸附量和可循环次数上综合考虑,热再生法对青霉素菌渣氮掺杂活性炭的再生效果更好。
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