一种应用生物技术实现粉状废弃活性炭再生的方法

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1.本发明属于生物技术和废弃物再利用领域，具体为一种应用生物技术实现粉状废弃活性炭的再生方法。


背景技术：

2.vc等产业，生产中使用大量的优质粉状活性炭脱色。以2万吨规模vc厂为例，月约需100吨、价值百万的高质量活性炭。经脱色后的活性炭，失去了利用价值，均以弃物处置，有害环境。为了使资源得到充分利用并保护好环境，活性炭的再生即成了业内的关注点。业内相关人员曾应用过物理、化学、生物等多种方法作过尝试，但均因耗资大、效率低而失败。经对vc废弃活性炭吸附物的组成分析，发现其多为短链有机酸盐及其衍生物。从微生物生理特性获知：短链有机酸盐是一类多腔孢囊菌生长、代谢所需的优质碳源。据此，针对性的筛选出相关的菌群和培养基、掌控好培养条件，利用微生物来降解和脱附粉状废弃炭上的吸附物，实现其生物再生。


技术实现要素：

3.本发明的目的在于提供一种应用生物技术实现粉状废弃活性炭的再生方法。
4.为实现上述目的，本发明采用的技术方案为：
5.一种应用生物技术实现粉状废弃活性炭的再生方法，以土为原料，将其加入至以有机酸盐作为碳源和以无机氮化合物作为氮源的培养体系中进行处理；而后将处理后原料加入含粉状废弃活性炭的再生培养基中进行发酵培养，即实现对废弃活性炭的再生。
6.进一步的说，采集沃土接入以有机酸盐作为碳源和以无机氮化合物作为氮源的培养体系中，振荡培养多代，直至体系内有机酸被利用或降解超过90％，而后将培养物接种于内含粉状废弃活性炭和无机氮源的再生培养基，发酵至废炭表面吸附物脱附，发酵醪液振荡过筛，筛出的炭再经烘干、粉碎、高热活化后成再生活性炭，即实现对废弃粉末活性炭的再生。
7.所述沃土为距地表0-20cm的森林土壤；所述沃土接入培养体系中中，沃土与培养体系中按1-5：25-50(w/w)比例混合。
8.所述培养体系中的配方为：有机酸0.75-0.85克，k2hpo
4 0.45-0.50克,kh2po4·
3h2o 0.90-1.00克，mgso4·
7h2o 0.10-0.15克,cacl
2 0.10-15克，硫胺素0.10-0.20克,无机氮化合物0.20-0.30克，水1000ml，ph 6.7，0.7atm灭菌20分钟。
9.所述有机酸为丙酮酸、丙酸、乙酸、柠檬酸、苹果酸、琥珀酸、海藻酸中的一种或多种；所述无机氮化合物为氯化铵、硝酸铵、硫酸铵、碳酸铵、磷酸铵或尿素中的一种或多种。
10.所述每代振荡培养条件为28℃，80rpm振荡培养一周。
11.所述培养物与含粉状废弃活性炭的再生培养基中于28℃～30℃,通气量为1/0.05～0.2(培养基v/每分钟通入气体v)条件下发酵培养，发酵结束，发酵后醪液振荡过筛、筛出的炭经60～80℃烘干、粉碎，140～160℃活化30～60分钟成再生活性炭；其中，培养物加入
至再生培养基中，添加量为5-15％。(v/v)。
12.所述再生培养基的配方为：200目废弃活性炭100-120克，nh4cl 0.50-0.55克，nacl 1.00-1.10克,kh2po4·
3h2o 0.90-1.00克，k2hpo
4 0.45-0.55克，mgso4·
7h2o.0.10-0.15克,cacl
2 0.10-0.15克，水1000ml，ph 6.7。
13.所述废弃活性炭为发酵或制糖工业领域的产品生产过程中用于脱色的废弃粉末活性炭。
14.再生后的废弃活性炭应为粉状物，粒度为40～350目。
15.本发明具有如下优点：
16.1.本发明从含有丰富微生物资源的沃土中，以有机酸和无机氮分别作为微生物生长的碳源和氮源，特异分离能高效降解和解吸废弃粉末活性炭中所吸附有机物的功能菌株，进而通过该菌株的发酵过程实现废碳中吸附物的解析，最终实现废碳再生。该生物处理过程环境友好，能耗低，使废弃粉末活性炭的吸附能力恢复达85～90％，经济和环境效益显著。
17.2.本发明方法投资少、操作简便，无二次污染，有利于环境保护。
18.3.本发明开创出一条粉状废弃活性炭资源化再利用的新路，经济效益显著。
具体实施方式：
19.以下结合实例对本发明的具体实施方式做进一步说明，应当指出的是，此处所描述的具体实施方式只是为了说明和解释本发明，并不局限于本发明。
20.实施例1
21.采集沃土5克接种于含100ml灭菌的培养体系中，28℃,80rpm振荡培养一周，即得到培养物。继续以5％的接种量将所得培养物继续接种至另一瓶含100ml灭菌的培养体系中，按上述培养条件培养一周，得到培养物。连续培养5次，采用液相法测定溶液中丙酮酸浓度低于0.075克/升。室温放置备用。
22.所述沃土为采集于吉林长白山森林的0-10cm森林土壤。
23.所述培养成分为丙酮酸0.75克，k2hpo
4 0.45克,kh2po4·
3h2o 0.9克，mgso4·
7h2o 0.1克，cacl
2 0.1克，硫胺素0.1克,nh4cl 0.2克，水1000ml，ph 6.7，0.7atm灭菌20分钟。
24.取上述连续五次培养所得培养物50ml，接种于1500ml发酵罐内(罐内含1000ml再生培养基)，28℃，通气150ml/分钟，发酵3周，发酵后醪液依次振荡过40目和100目筛。筛出的炭，80℃烘干、粉碎、150℃活化30分钟后成再生活性炭。
25.所述再生培养基为废弃粉末活性炭100克，nh4cl 0.5克，nacl 1克，kh2po4·
3h2o 0.9克，k2hpo
4 0.45克，mgso4·
7h2o.0.1克，cacl
2 0.1克，水1000ml，ph 6.7。
26.采用0.15％次甲基蓝吸附检测法测定上述再生后活性炭的吸附能力。结果显示，再生活性炭的吸附能力恢复达88％。
27.实施例2
28.采集沃土20克接种于含100ml灭菌的培养体系中，28℃,80rpm振荡培养一周，即得到培养物。继续以20％的接种量将所得培养物继续接种至另一瓶含100ml灭菌的培养体系中，按上述培养条件培养一周，得到培养物。连续培养5次，采用液相法测定培养物中苹果酸含量小于0.085克/升。室温放置备用。
29.所述沃土为采集于陕西秦岭的5-20cm的森林土壤。
30.所述培养成分为苹果酸0.85克，k2hpo
4 0.50克,kh2po4·
3h2o 1.00克，mgso4·
7h2o 0.15克，cacl
2 0.15克，硫胺素0.20克,硝酸铵0.30克，水1000ml，ph 6.7，0.7atm灭菌20分钟。
31.取上述连续五次培养所得培养物100ml，接种于1500ml发酵罐内(罐内含1000ml再生培养基)，28℃，通气100ml/分钟，发酵2周，发酵后醪液依次振荡过40目和100目筛。筛出的炭，80℃烘干、粉碎、150℃活化30分钟后成再生活性炭。
32.所述再生培养基：废弃粉末活性炭120克，nh4cl 0.55克，nacl 1.10克，kh2po4·
3h2o 1.00克，k2hpo
4 0.55克，mgso4·
7h2o.0.15克，cacl
2 0.15克，水1000ml，ph 6.7。
33.采用0.15％次甲基蓝吸附检测法测定上述再生后的活性炭的吸附能力。结果显示，再生活性炭的吸附能力恢复达90％。
34.实施例3
35.采集沃土10克接种于含100ml灭菌的培养体系中，28℃,80rpm振荡培养一周，即得到培养物。继续以10％的接种量将所得培养物继续接种至另一瓶含100ml灭菌的培养体系中，按上述培养条件培养一周，得到培养物。连续培养5次，采用液相法测定海藻酸在培养物中的含量低于0.08克/升。室温放置备用。
36.所述沃土为采集于辽宁棋盘山0-15cm的森林土壤。
37.所述培养成分为海藻酸0.80克，k2hpo
4 0.50克,kh2po4·
3h2o 0.95克，mgso4·
7h2o 0.13克，cacl
2 0.12克，硫胺素0.25克,碳酸铵0.25克，水1000ml，ph 6.7，0.7atm灭菌20分钟。
38.取上述连续五次培养所得培养物150ml，接种于1500ml发酵罐内(罐内含1000ml再生培养基)，28℃，通气300ml/分钟，发酵2周，发酵后醪液依次振荡过40目和100目筛。筛出的炭，80℃烘干、粉碎、150℃活化30分钟后成再生活性炭。
39.所述再生培养基：废弃粉末活性炭110克，nh4cl 0.52克，nacl 1.05克，kh2po4·
3h2o 0.95克，k2hpo
4 0.50克，mgso4·
7h2o.0.12克，cacl
2 0.12克，水1000ml，ph 6.7。
40.采用0.15％次甲基蓝吸附检测法测定上述再生后活性炭的吸附能力。结果显示，再生活性炭的吸附能力恢复达85％。
41.以上所述的仅是本发明的优选实施方案，应当指出，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明创造构思的前提下，还可以作出若干变化合改进，这些都属于本发明的保护范围。