專利名稱：一種金屬改性抗生素菌渣活性炭吸附-催化氧化二氧化硫的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于大氣治理技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及ー種金屬改性抗生素菌渣活性炭吸附-催化氧化ニ氧化硫的方法。
背景技術(shù)：
生產(chǎn)抗生素時發(fā)酵后產(chǎn)生大量廢渣，它含水率很高、不穩(wěn)定、易腐敗、有嚴(yán)重惡臭，主要成分為蛋白質(zhì)、細(xì)菌菌體、殘?zhí)?、纖維素以及少量維生素、脂肪和各種酶等，含有一定的有毒有害物質(zhì)，是極其復(fù)雜的非均質(zhì)體。據(jù)調(diào)查，各大制藥廠和化工廠每年產(chǎn)生的廢菌絲體量都在幾至十幾萬噸，數(shù)量巨大。這些廢渣在高溫和長期貯存的條件下，發(fā)酵產(chǎn)生難聞的氣味，長期貯存導(dǎo)致菌絲體自溶后產(chǎn)生大量污水，造成嚴(yán)重的環(huán)境污染。自2008年起，抗生素菌渣因其藥物殘留問題被明確列為危險廢物。目前，政策認(rèn)可的處置方式僅僅是焚燒，但是 受處置成本和焚燒設(shè)施能力等因素制約，給抗生素生產(chǎn)企業(yè)造成了嚴(yán)重的經(jīng)濟(jì)負(fù)擔(dān)。同吋，抗生素菌渣(干基)中蛋白等有機(jī)物含量高達(dá)90%以上，直接焚燒處置是對資源的極大浪費。如何安全、有效、合理、經(jīng)濟(jì)地處置和利用抗生素菌渣，已成為目前亟待解決的重大課題。ニ氧化硫是ー種大氣污染物，目前有干法和濕法兩種類型來脫除氣體中的ニ氧化硫，濕法脫硫負(fù)荷高，處理量大，但脫硫精度低，不適用于氣體的精細(xì)脫硫。氧化鋅、氧化鐵和活性炭等是現(xiàn)今國內(nèi)主要使用的干法精脫硫劑。近年來，由于活性炭化學(xué)改性研究的開展，其脫硫精度和硫容逐步提高，尤其是當(dāng)含硫氣體經(jīng)過活性炭床層時，氣體中的硫氧化物先擴(kuò)散后被吸附在活性炭表面，經(jīng)表面催化作用，加速硫化物與エ藝氣中微量氧的反應(yīng)得到三氧化硫或硫酸，ニ氧化硫的去除率和氧化率都很高，因而改性活性炭同時吸附-催化氧化ニ氧化硫成為國內(nèi)外煙氣脫硫的重點方向之一。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明為解決現(xiàn)在技術(shù)中的問題，提供ー種金屬改性抗生素菌渣活性炭吸附-催化氧化ニ氧化硫的方法，，它可以“以廢治廢”，實現(xiàn)廢菌渣和ニ氧化硫的資源化、減量化、無害化。本發(fā)明采用以下技術(shù)方案予以實現(xiàn)本發(fā)明ー種金屬改性抗生素菌渣活性炭吸附-催化氧化ニ氧化硫的方法，其特征是，它包括以下步驟；a.將菌渣干燥、造粒。b.然后將步驟a的菌渣浸入水和碳酸鉀的溶液中，水和碳酸鉀的質(zhì)量比為3:1，恒溫浸潰2h，溫度為25°C，過濾，濾餅在800°C下活化3h后，將活化后的產(chǎn)品用鹽酸酸洗，然后水洗至中性，在105 110°C下干燥2 3h，冷卻至室溫，即得菌渣活性炭。C.采用浸潰法對步驟b所得的菌渣活性炭改性將菌渣活性炭浸潰在金屬溶液中2h，過濾，濾餅550°C焙燒，得到負(fù)載金屬的改性菌渣活性炭。d.將步驟c所得的金屬改性菌渣活性炭，在1(T80°C吸附-催化氧化ニ氧化硫氣體3h。所述菌渣為抗生素菌渣。所述抗生素菌渣為土霉素菌渣、青霉素菌渣、阿維菌素菌洛和頭孢菌素菌洛中的ー種。所述金屬溶液為金屬銅、鐵、鎳、鋇、鉛、鈷或錳的硝酸鹽溶液或金屬釩的酸根溶液。優(yōu)選的，所述步驟c中金屬溶液的濃度為17 28%。更優(yōu)選的，所述步驟c中金屬溶液的濃度為20%。
優(yōu)選的,所述步驟d中二氧化硫氣體濃度為500ppm。優(yōu)選的，所述步驟d中二氧化硫氣體的吸附溫度為40°C。優(yōu)選的，所述的ー種金屬改性抗生素菌渣活性炭吸附-催化氧化ニ氧化硫的方法，它包括以下具體步驟將菌渣干燥、造粒；然后將其浸入水和碳酸鉀的溶液中，水和碳酸鉀的質(zhì)量比為3:1，25°C下浸潰2h，過濾，濾餅在800°C下活化3h后，將活化后的產(chǎn)品用鹽酸酸洗，然后水洗至中性，在105 110°C下干燥2 3h，冷卻至室溫，即得菌渣活性炭；采用浸潰法對所得的菌渣活性炭改性，其改性過程如下將菌渣活性炭浸潰在以質(zhì)量分?jǐn)?shù)計濃度為20%的硝酸銅溶液中2h，過濾，濾餅550°C焙燒，得到負(fù)載金屬銅的改性菌渣活性炭；將所得的金屬銅改性菌渣活性炭，在20°C吸附-催化氧化濃度為500ppm的ニ氧化硫氣體3h。本發(fā)明研究表明以抗生素(包括青霉素、土霉素、阿奇霉素和頭孢菌素菌渣等)菌渣為原料制備高比表面積菌渣活性炭，不僅解決了廢菌渣處置難題，而且實現(xiàn)了資源再利用。但是菌渣活性炭強(qiáng)度較弱，且含有一定的金屬元素，限制了其應(yīng)用范圍。有研究表明金屬負(fù)載一定的金屬后，其催化和吸附效果増加，尤其是在雙或多金屬協(xié)同作用下，其吸附-催化氧化效果更佳。因而針對菌渣活性炭含有一定量金屬的特點，本發(fā)明通過對其進(jìn)行金屬改性，制成具有催化作用的催化劑，利用催化劑中的多種金屬協(xié)同作用，實現(xiàn)高效催化。此エ藝的成功開發(fā)，既為菌渣活性炭提供了去處，同時還為脫硫開發(fā)了良好的吸附劑和催化劑，達(dá)到了“以廢治廢”的目的。最終同時實現(xiàn)了廢菌渣和ニ氧化硫的資源化、減量化、無害化，具有很好的實用價值和環(huán)境效益。本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比具有以下顯著的優(yōu)點本發(fā)明以制藥行業(yè)抗生素菌渣為主要原料制備活性炭，活性炭的來源特殊，屬于危險廢物。本發(fā)明同時實現(xiàn)了廢菌渣和ニ氧化硫的資源化、減量化、無害化，具有很好的實用價值和環(huán)境效益。
具體實施例方式下面結(jié)合實施例對本發(fā)明作進(jìn)ー步的說明。實施例I將菌渣干燥、造粒；然后將其浸入3:1的水和碳酸鉀(質(zhì)量比)溶液中，25°C下浸潰2h，過濾，濾餅在800°C下活化3h后，將活化后的產(chǎn)品用鹽酸酸洗，然后水洗至中性，在105 110°C下干燥2 3h，冷卻至室溫，即得菌渣活性炭；采用浸潰法對所得的菌渣活性炭改性，其改性過程如下將菌渣活性炭浸潰在濃度為20%(質(zhì)量分?jǐn)?shù))的硝酸銅溶液中2h，過濾，濾餅550°C焙燒，得到負(fù)載金屬銅的改性菌渣活性炭。將所得的金屬銅改性菌渣活性炭，在20°C吸附-催化氧化濃度為500ppm的ニ氧化硫氣體3h，吸附-催化總效率可達(dá)98. 7%，催化氧化效率可達(dá)55. 2%。實施例2將菌渣干燥、造粒；然后將其浸入3:1的水和碳酸鉀(質(zhì)量比)溶液中，25°C下浸潰2h，過濾，濾餅在800°C下活化3h后，將活化后的產(chǎn)品用鹽酸酸洗，然后水洗至中性，在105 110°C下干燥2 3h，冷卻至室溫，即得菌渣活性炭；采用浸潰法對所得的菌渣活性炭改性，其改性過程如下將菌渣活性炭浸潰在濃度為20%(質(zhì)量分?jǐn)?shù))的硫酸鐵溶液中2h，過濾，濾餅550°C焙燒，得到負(fù)載金屬鐵的改性菌渣活性炭。 將所得的金屬鐵改性菌渣活性炭，在20°C吸附-催化氧化濃度為500ppm的ニ氧化硫氣體3h，吸附-催化總效率可達(dá)92. 5%，催化氧化效率可達(dá)43. 7%。實施例3將菌渣干燥、造粒；然后將其浸入3:1的水和碳酸鉀(質(zhì)量比)溶液中，25°C下浸潰2h，過濾，濾餅在800°C下活化3h后，將活化后的產(chǎn)品用鹽酸酸洗，然后水洗至中性，在105 110°C下干燥2 3h，冷卻至室溫，即得菌渣活性炭；采用浸潰法對所得的菌渣活性炭改性，其改性過程如下將菌渣活性炭浸潰在濃度為18%(質(zhì)量分?jǐn)?shù))的硝酸鎳溶液中2h，過濾，濾餅550°C焙燒，得到負(fù)載金屬鎳的改性菌渣活性炭。將所得的金屬鎳改性菌渣活性炭，在20°C吸附-催化氧化濃度為500ppm的ニ氧化硫氣體3h，吸附-催化總效率可達(dá)94. 6%，催化氧化效率可達(dá)53. 37%。實施例4將菌渣干燥、造粒；然后將其浸入3:1的水和碳酸鉀(質(zhì)量比)溶液中，25°C下浸潰2h，過濾，濾餅在800°C下活化3h后，將活化后的產(chǎn)品用鹽酸酸洗，然后水洗至中性，在105 110°C下干燥2 3h，冷卻至室溫，即得菌渣活性炭；采用浸潰法對所得的菌渣活性炭改性，其改性過程如下將菌渣活性炭浸潰在濃度為25%(質(zhì)量分?jǐn)?shù))的硝酸鋇溶液中2h，過濾，濾餅550°C焙燒，得到負(fù)載金屬鋇的改性菌渣活性炭。將所得的金屬鋇改性菌渣活性炭，在60°C吸附-催化氧化濃度為500ppm的ニ氧化硫氣體3h，吸附-催化總效率可達(dá)85. 7%，催化氧化效率可達(dá)32. 6%。實施例5將菌渣干燥、造粒；然后將其浸入3:1的水和碳酸鉀(質(zhì)量比)溶液中，25°C下浸潰2h，過濾，濾餅在800°C下活化3h后，將活化后的產(chǎn)品用鹽酸酸洗，然后水洗至中性，在105 110°C下干燥2 3h，冷卻至室溫，即得菌渣活性炭；采用浸潰法對所得的菌渣活性炭改性，其改性過程如下將菌渣活性炭浸潰在濃度為17%(質(zhì)量分?jǐn)?shù))的硝酸鉛溶液中2h，過濾，濾餅550°C焙燒，得到負(fù)載金屬鉛的改性菌渣活性炭。將所得的金屬鉛改性菌渣活性炭，在40°C吸附-催化氧化濃度為500ppm的ニ氧化硫氣體3h，吸附-催化總效率可達(dá)96. 7%,催化氧化效率可達(dá)54. 9%。實施例6將菌渣干燥、造粒；然后將其浸入3:1的水和碳酸鉀(質(zhì)量比)溶液中，25°C下浸潰2h，過濾，濾餅在800°C下活化3h后，將活化后的產(chǎn)品用鹽酸酸洗，然后水洗至中性，在105 110°C下干燥2 3h，冷卻至室溫，即得菌渣活性炭；采用浸潰法對所得的菌渣活性炭改性，其改性過程如下將菌渣活性炭浸潰在濃度為22%(質(zhì)量分?jǐn)?shù))的硝酸鈷溶液中2h，過濾，濾餅550°C焙燒，得到負(fù)載金屬鈷的改性菌渣活性炭。 將所得的金屬鉛改性菌渣活性炭，在40°C吸附-催化氧化濃度為500ppm的ニ氧化硫氣體3h，吸附-催化總效率可達(dá)95. 3%，催化氧化效率可達(dá)52. 7%。實施例7將菌渣 干燥、造粒；然后將其浸入3:1的水和碳酸鉀(質(zhì)量比)溶液中，25°C下浸潰2h，過濾，濾餅在800°C下活化3h后，將活化后的產(chǎn)品用鹽酸酸洗，然后水洗至中性，在105 110°C下干燥2 3h，冷卻至室溫，即得菌渣活性炭；采用浸潰法對所得的菌渣活性炭改性，其改性過程如下將菌渣活性炭浸潰在濃度為20%(質(zhì)量分?jǐn)?shù))的硝酸錳溶液中2h，過濾，濾餅550°C焙燒，得到負(fù)載金屬錳的改性菌渣活性炭。將所得的金屬錳改性菌渣活性炭，在20°C吸附-催化氧化濃度為500ppm的ニ氧化硫氣體3h，吸附-催化總效率可達(dá)92. 3%，催化氧化效率可達(dá)47. 7%。實施例8將菌渣干燥、造粒；然后將其浸入3:1的水和碳酸鉀(質(zhì)量比)溶液中，25°C下浸潰2h，過濾，濾餅在800°C下活化3h后，將活化后的產(chǎn)品用鹽酸酸洗，然后水洗至中性，在105 110°C下干燥2 3h，冷卻至室溫，即得菌渣活性炭；采用浸潰法對所得的菌渣活性炭改性，其改性過程如下將菌渣活性炭浸潰在濃度為28%(質(zhì)量分?jǐn)?shù))的偏釩酸鉀溶液中2h，過濾，濾餅550°C焙燒，得到負(fù)載金屬釩的改性菌渣活性炭。將所得的金屬釩改性菌渣活性炭，在20°C吸附-催化氧化濃度為500ppm的ニ氧化硫氣體3h，吸附-催化總效率可達(dá)98. 3%，催化氧化效率可達(dá)55. 1%。
權(quán)利要求
1.ー種金屬改性抗生素菌渣活性炭吸附-催化氧化ニ氧化硫的方法，其特征是，它包括以下步驟； a.將菌渣干燥、造粒； b.然后將步驟a的菌渣浸入水和碳酸鉀的溶液中，水和碳酸鉀的質(zhì)量比為3:1，恒溫浸潰2h，溫度為25°C，過濾，濾餅在800°C下活化3h后，將活化后的產(chǎn)品用鹽酸酸洗，然后水洗至中性，在105 110°C下干燥2 3h，冷卻至室溫，即得菌渣活性炭； c.采用浸潰法對步驟b所得的菌渣活性炭改性將菌渣活性炭浸潰在金屬溶液中2h，過濾，濾餅550°C焙燒，得到負(fù)載金屬的改性菌渣活性炭； d.將步驟c所得的金屬改性菌渣活性炭，在1(T80°C吸附-催化氧化ニ氧化硫氣體3h。
2.如權(quán)利要求I所述的ー種金屬改性抗生素菌渣活性炭吸附-催化氧化ニ氧化硫的方法，其特征是，所述菌渣為抗生素菌渣。
3.如權(quán)利要求2所述的ー種金屬改性抗生素菌渣活性炭吸附-催化氧化ニ氧化硫的方法，其特征是，所述抗生素菌渣為土霉素菌渣、青霉素菌渣、阿維菌素菌渣和頭孢菌素菌渣中的ー種。
4.如權(quán)利要求I所述的ー種金屬改性抗生素菌渣活性炭吸附-催化氧化ニ氧化硫的方法，其特征是，所述金屬溶液為金屬銅、鐵、鎳、鋇、鉛、鈷或錳的硝酸鹽溶液或金屬釩的酸根溶液。
5.如權(quán)利要求I所述的ー種金屬改性抗生素菌渣活性炭吸附-催化氧化ニ氧化硫的方法，其特征是，所述步驟c中金屬溶液的濃度為17 28%。
6.如權(quán)利要求5所述的ー種金屬改性抗生素菌渣活性炭吸附-催化氧化ニ氧化硫的方法，其特征是， 所述步驟c中金屬溶液的濃度為20%。
7.如權(quán)利要求I所述的ー種金屬改性抗生素菌渣活性炭吸附-催化氧化ニ氧化硫的方法，其特征是， 所述步驟d中二氧化硫氣體濃度為500ppm。
8.如權(quán)利要求I所述的ー種金屬改性抗生素菌渣活性炭吸附-催化氧化ニ氧化硫的方法，其特征是，所述步驟d中二氧化硫氣體的吸附溫度為40°C。
9.如權(quán)利要求I所述的ー種金屬改性抗生素菌渣活性炭吸附-催化氧化ニ氧化硫的方法，其特征是，它包括以下具體步驟 將菌洛干燥、造粒；然后將其浸入水和碳酸鉀的溶液中，水和碳酸鉀的質(zhì)量比為3:1，25°C下浸潰2h，過濾，濾餅在800°C下活化3h后，將活化后的產(chǎn)品用鹽酸酸洗，然后水洗至中性，在105 110°C下干燥2 3h，冷卻至室溫，即得菌渣活性炭；采用浸潰法對所得的菌渣活性炭改性，其改性過程如下將菌渣活性炭浸潰在以質(zhì)量分?jǐn)?shù)計濃度為20%的硝酸銅溶液中2h，過濾，濾餅550°C焙燒，得到負(fù)載金屬銅的改性菌渣活性炭；將所得的金屬銅改性菌渣活性炭，在20°C吸附-催化氧化濃度為500ppm的ニ氧化硫氣體3h。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種金屬改性抗生素菌渣活性炭吸附-催化氧化二氧化硫的方法，它包括以下步驟，首先，將廢菌渣干燥、造粒，浸入按質(zhì)量為3:1的水和碳酸鉀的溶液中，恒溫浸漬，活化，鹽酸酸洗，水洗至中性，干燥，冷卻，過濾，即得菌渣活性炭。然后采用浸漬法對菌渣活性炭改性將菌渣活性炭浸漬在金屬(銅、鐵、鎳、鋇、鉛、鈷、錳)的鹽溶液或金屬(釩)的酸根溶液，過濾，濾餅洗滌，焙燒，得到金屬改性菌渣活性炭。將金屬改性活性炭放入吸附塔中，在10~80℃高效吸附-催化氧化二氧化硫，實現(xiàn)多元金屬協(xié)同催化作用，達(dá)到了“以廢治廢”的目的。
文檔編號B01J23/22GK102847432SQ20121035854
公開日2013年1月2日 申請日期2012年9月24日 優(yōu)先權(quán)日2012年9月24日
發(fā)明者段二紅, 郭斌, 周保華, 任愛玲, 宋漢寧, 宋玉 申請人:河北科技大學(xué)