土霉素菌渣活性炭的制備及應(yīng)用研究.pdf

1、眾所周知,制藥行業(yè)在國(guó)民經(jīng)濟(jì)中起到了不可或缺的作用。2009年,我國(guó)抗生素年產(chǎn)生量大約為14.7萬(wàn)噸,位列世界第一,菌渣的年產(chǎn)生量約100多萬(wàn)噸。過(guò)去,這些菌渣一直作為飼料或者飼料添加劑,現(xiàn)在菌渣被列為危險(xiǎn)廢物。因此,對(duì)于菌渣的處理國(guó)內(nèi)外尚無(wú)切實(shí)可行的技術(shù)手段,這成為制藥行業(yè)可持續(xù)發(fā)展的瓶頸。本文以土霉素菌渣為原料,采用化學(xué)活化法制備土霉素菌渣活性炭。在土霉素菌渣特性研究的基礎(chǔ)上,本實(shí)驗(yàn)研究了制備土霉素菌渣活性炭的最佳工藝條件,并對(duì)該活

2、性炭進(jìn)行了特性表征;同時(shí)實(shí)驗(yàn)還進(jìn)一步研究了活性炭對(duì)苯酚廢水以及甲醛氣體的吸附。
　　 首先,通過(guò)對(duì)土霉素菌渣進(jìn)行(工業(yè)分析、元素分析、重金屬含量分析、無(wú)機(jī)成分分析、多環(huán)芳烴分析以及熱值分析)特性分析,表明土霉素菌渣制備活性炭是可行的。
　　 其次,本文以碘吸附值、比表面積、亞甲基藍(lán)吸附值以及得率為性能指標(biāo)探討了在不同活化溫度、活化時(shí)間、活化比條件下對(duì)制備活性炭的影響,在單因素實(shí)驗(yàn)的基礎(chǔ)上進(jìn)行正交實(shí)驗(yàn),從而確定了其最佳工藝

3、條件。其最佳工藝條件為活化溫度800℃、活化時(shí)間3h、活化比1:3,在該條件下得到的活性炭的碘吸附值為1002.96mg/g,比表面積為1593.09m/g,亞甲基藍(lán)吸附值為117.0mg/g,產(chǎn)率為20.6%。通過(guò)掃描電鏡分析、孔結(jié)構(gòu)分析、傅里葉紅外分析以及X射線衍射分析對(duì)土霉素菌渣活性炭進(jìn)行了表征,分析其表面形態(tài)特征、微觀結(jié)構(gòu)以及表面官能團(tuán)等。結(jié)果表明,土霉素菌渣活性炭孔結(jié)構(gòu)豐富,而且表面官能團(tuán)對(duì)于其吸附性能具有一定的影響。

4、　　 再次,采用最佳工藝條件下制備的活性炭吸附苯酚溶液,并對(duì)吸附動(dòng)力學(xué)以及吸附機(jī)理進(jìn)行了研究。實(shí)驗(yàn)考察了影響吸附的主要因素,包括接觸時(shí)間、苯酚溶液溫度、活性炭用量、苯酚溶液的初始濃度、pn值等。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明:除苯酚溶液溫度外,其它實(shí)驗(yàn)因素對(duì)活性炭的吸附均有較明顯的影響。而且實(shí)驗(yàn)分別采用Langmuir吸附等溫線模型和Freundlich吸附等溫線模型對(duì)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行了研究,結(jié)果表明Langmuir吸附等溫線模型能較好地描述苯酚溶液在活性

5、炭上的吸附平衡。采用準(zhǔn)一級(jí)吸附動(dòng)力學(xué)模型和準(zhǔn)二級(jí)吸附動(dòng)力學(xué)模型對(duì)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行了研究,結(jié)果表明準(zhǔn)二級(jí)動(dòng)力學(xué)模型能更好地描述吸附過(guò)程。土霉素菌渣活性炭對(duì)苯酚溶液的吸附機(jī)理可以從兩方面分析,即孔結(jié)構(gòu)的作用和表面官能團(tuán)的作用。該活性炭豐富的微孔結(jié)構(gòu)以及表面含有的C≡-C和C=C官能團(tuán)大大促進(jìn)了活性炭對(duì)苯酚的吸附。
　　 最后,研究了不同條件下,最佳工藝條件制備的活性炭對(duì)甲醛氣體的吸附。研究結(jié)果表明在活性炭的粒徑為20目,甲醛氣體流速為4