【技術(shù)實(shí)現(xiàn)步驟摘要】
本專利技術(shù)屬于制備，具體涉及一種基于繅絲廢水制備氮摻雜碳量子點(diǎn)的制備方法。
技術(shù)介紹
1、我國(guó)的繅絲技術(shù)長(zhǎng)期處于世界領(lǐng)先地位，為世界蠶業(yè)發(fā)展做出了巨大貢獻(xiàn)，但繅絲過(guò)程中所產(chǎn)生的繅絲廢水對(duì)環(huán)境產(chǎn)生的污染不容小覷。繅絲廢水從工藝流程來(lái)分主要由煮繭、立繅(繅絲和復(fù)搖)、副產(chǎn)品中的汰頭廢水三部分組成，其主要污染物為絲膠蛋白、絲素蛋白、蛹蛋白、脂肪酸等有機(jī)物，尤其是副產(chǎn)品加工廢水含有的有機(jī)物濃度相當(dāng)高。繅絲廢水是氮、磷元素含量較高的有機(jī)廢水，如若直接排放到江河湖海中不僅會(huì)造成水體的cod和bod急劇上升，引發(fā)富營(yíng)養(yǎng)化等危害，而且還會(huì)造成絲膠蛋白等資源的浪費(fèi)。
2、目前常見(jiàn)的繅絲廢水處理技術(shù)主要包括物化處理技術(shù)、厭氧生物處理技術(shù)、序列間歇式活性污泥法(sbr)處理工藝、曝氣生物濾池(baf)處理工藝等，采用物化處理技術(shù)的主要優(yōu)勢(shì)在于出水水質(zhì)較穩(wěn)定，但投入的成本較大，耗能量較大，容易產(chǎn)生二次污染；厭氧生物處理技術(shù)優(yōu)勢(shì)眾多，動(dòng)力消耗較小，剩余污泥量較少，能夠降解一些不易降解的有機(jī)物，但厭氧生物的啟動(dòng)時(shí)間長(zhǎng)，需要培養(yǎng)和馴化厭氧微生物菌群，對(duì)操作和管理要求較高；采用sbr生化處理后，繅絲廢水中絕大部分化學(xué)需氧量和生化需氧量會(huì)被降解，部分氨氮進(jìn)行反硝化，凈化效果好，但自動(dòng)化控制、排水設(shè)備要求高，后處理設(shè)備要求大，水頭損失較大；采用baf生化處理后，大部分bod與cod在此得到有效降解，部分氨氮在好氧狀態(tài)下進(jìn)行硝化反應(yīng)，但是baf工藝不能實(shí)現(xiàn)生物除磷的功能，只能和化學(xué)除磷結(jié)合實(shí)現(xiàn)除磷，并且對(duì)進(jìn)水水質(zhì)要求較高，反復(fù)沖洗操作復(fù)雜。因此，發(fā)展一種
3、碳量子點(diǎn)作為一種新型的碳基納米材料，由于其具有優(yōu)良的生物相容性、水溶性和化學(xué)穩(wěn)定性等優(yōu)點(diǎn)，使其在生物成像、傳感和催化等領(lǐng)域具有潛在的應(yīng)用前景。目前基于生物質(zhì)類廢棄原料制備碳量子點(diǎn)引起了廣泛的關(guān)注。研究人員已經(jīng)通過(guò)簡(jiǎn)單的化學(xué)或生物方法使園林綠化垃圾，餐廚垃圾，農(nóng)林廢棄物(甘蔗渣、廢棄豆渣等)等生物質(zhì)廢棄原料轉(zhuǎn)化為高性能的碳量子點(diǎn)。這種基于生物質(zhì)廢棄原料制備的碳量子點(diǎn)不僅具有良好的生物相容性和優(yōu)異的熒光特性，可以用于生物傳感、成像、光伏電池和其他能源應(yīng)用，而且可以實(shí)現(xiàn)廢棄物的再利用，減少了環(huán)境污染。因此尋求一種將繅絲廢水轉(zhuǎn)化為碳量子點(diǎn)的技術(shù)，不僅可以減少繅絲廢水的排放，而且可以實(shí)現(xiàn)繅絲廢水的高值化利用，對(duì)實(shí)現(xiàn)社會(huì)的可持續(xù)發(fā)展具有重要的意義。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路
1、為解決現(xiàn)有技術(shù)存在的問(wèn)題，本專利技術(shù)提供一種基于繅絲廢水制備碳量子點(diǎn)的方法，實(shí)現(xiàn)制備具有良好的穩(wěn)定性、優(yōu)異的發(fā)光性能的氮摻雜碳量子點(diǎn)的專利技術(shù)目的。
2、為解決以上技術(shù)問(wèn)題，本專利技術(shù)的目的在于提供了一種基于繅絲廢水制備氮摻雜碳量子點(diǎn)的制備方法，其特征在于，所述制備方法包括繅絲廢水的預(yù)處理、繅絲廢水與氨基酸水熱反應(yīng)、離心、透析以及干燥處理：
3、所述繅絲廢水預(yù)處理，zhi去除繅絲廢水中的漂浮物、懸浮物以及一些大顆粒雜質(zhì)；
4、所述繅絲廢水與氨基酸水熱反應(yīng)，包括如下步驟：
5、步驟1：配置不同濃度的氫氧化鈉溶液；
6、步驟2：將所述經(jīng)過(guò)預(yù)處理的繅絲廢水與步驟1中所述的氫氧化鈉溶液按照一定比例混合得到混合溶液，將所述混合溶液轉(zhuǎn)移至聚四氟乙烯內(nèi)襯不銹鋼反應(yīng)釜中；
7、步驟3：將一定質(zhì)量的氨基酸加入步驟2所述的混合溶液中，溶解，得到反應(yīng)溶液，將所述不銹鋼反應(yīng)釜密封，加熱進(jìn)行水熱反應(yīng)，得到水熱反應(yīng)后溶液；
8、所述離心、透析以及干燥處理，所述步驟3中得到的所述水熱反應(yīng)后溶液冷卻、離心處理，得到含碳量子點(diǎn)的上清液，將所述上清液置于透析袋中透析，將透析后的上清液干燥，得到碳量子點(diǎn)固體粉末。
9、進(jìn)一步的，步驟1中，所述氫氧化鈉溶液的濃度為0.8mol/l～1mol/l。
10、進(jìn)一步的，步驟2中，所述繅絲廢水與氫氧化鈉溶液混合的質(zhì)量比為1:1～1:2。
11、作為優(yōu)選的，步驟3中，所述反應(yīng)溶液中的氨基酸為l-天門(mén)冬氨酸、組氨酸、精氨酸、賴氨酸中的一種或幾種。
12、作為優(yōu)選的，步驟3中，所述反應(yīng)溶液中氨基酸為l-天門(mén)冬氨酸，質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0.1％～0.5％。
13、進(jìn)一步的，所述步驟3中所述水熱反應(yīng)的加熱反應(yīng)溫度為190～250℃。
14、進(jìn)一步的，所述步驟3中所述加熱反應(yīng)的反應(yīng)時(shí)間為4～8h。
15、進(jìn)一步的，s3中，所述透析袋截留分子量為1000。
16、由于采用了上述技術(shù)方案，本專利技術(shù)達(dá)到的技術(shù)效果是：
17、1、水熱法是一種綠色化學(xué)合成方法，水熱反應(yīng)過(guò)程中，磷直接反應(yīng)轉(zhuǎn)換掉或者摻雜進(jìn)碳量子點(diǎn)，可以實(shí)現(xiàn)生物除磷的功能，且無(wú)需使用有害的有機(jī)溶劑，減少了環(huán)境污染和資源的消耗。
18、2、利用水熱法合成碳量子點(diǎn)，可以在較短時(shí)間內(nèi)制備出高純度的碳量子點(diǎn)，提高了碳量子點(diǎn)的合成效率。
19、3、用氨基酸作為氮源，尤其是l-天門(mén)冬氨酸，是一種生物相容性較好的氨基酸，可以在碳量子點(diǎn)的合成過(guò)程中更多引入氮原子，從而改變碳量子點(diǎn)的電子結(jié)構(gòu)，調(diào)控其光學(xué)性質(zhì)，利用l-天門(mén)冬氨酸的合成前驅(qū)體不僅可以實(shí)現(xiàn)碳量子點(diǎn)的氮摻雜，實(shí)現(xiàn)碳量子點(diǎn)的熒光強(qiáng)度調(diào)節(jié)，而且可以實(shí)現(xiàn)熒光發(fā)射波長(zhǎng)的調(diào)控，對(duì)拓展碳量子點(diǎn)的應(yīng)用具有重要的意義。
20、4、基于本專利技術(shù)的制備方法，可以豐富繅絲廢水的再利用技術(shù)，不僅可以減少繅絲廢水的排放量，減少環(huán)境污染，而且可以實(shí)現(xiàn)繅絲廢水的高值化利用，對(duì)實(shí)現(xiàn)社會(huì)可持續(xù)發(fā)展具有重要意義。
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1.一種基于繅絲廢水制備氮摻雜碳量子點(diǎn)的制備方法，其特征在于，所述制備方法包括繅絲廢水的預(yù)處理，繅絲廢水與氨基酸水熱反應(yīng)，離心、透析以及干燥處理：
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述基于繅絲廢水制備氮摻雜碳量子點(diǎn)的制備方法，其特征在于，步驟1中，所述氫氧化鈉溶液的濃度為0.8mol/L～1mol/L。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述基于繅絲廢水制備氮摻雜碳量子點(diǎn)的制備方法，其特征在于，步驟2中，所述繅絲廢水與氫氧化鈉溶液混合的質(zhì)量比為1:1～1:2。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述基于繅絲廢水制備氮摻雜碳量子點(diǎn)的制備方法，其特征在于，步驟3中，所述反應(yīng)溶液中的氨基酸為L(zhǎng)-天門(mén)冬氨酸、組氨酸、精氨酸、賴氨酸中的一種或幾種。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述基于繅絲廢水制備氮摻雜碳量子點(diǎn)的制備方法，其特征在于，步驟3中，所述反應(yīng)溶液中氨基酸為L(zhǎng)-天門(mén)冬氨酸，質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0.1％～0.5％。
6.根據(jù)利要求1所述基于繅絲廢水制備氮摻雜碳量子點(diǎn)的制備方法，其特征在于，所述步驟3中所述水熱反應(yīng)的加熱反應(yīng)溫度為190～250℃。
7.根據(jù)利要求1所述基于繅絲廢
8.根據(jù)利要求1所述基于繅絲廢水制備氮摻雜碳量子點(diǎn)的制備方法，其特征在于，所述透析袋截留分子量為1000。
...【技術(shù)特征摘要】
1.一種基于繅絲廢水制備氮摻雜碳量子點(diǎn)的制備方法，其特征在于，所述制備方法包括繅絲廢水的預(yù)處理，繅絲廢水與氨基酸水熱反應(yīng)，離心、透析以及干燥處理：
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述基于繅絲廢水制備氮摻雜碳量子點(diǎn)的制備方法，其特征在于，步驟1中，所述氫氧化鈉溶液的濃度為0.8mol/l～1mol/l。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述基于繅絲廢水制備氮摻雜碳量子點(diǎn)的制備方法，其特征在于，步驟2中，所述繅絲廢水與氫氧化鈉溶液混合的質(zhì)量比為1:1～1:2。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述基于繅絲廢水制備氮摻雜碳量子點(diǎn)的制備方法，其特征在于，步驟3中，所述反應(yīng)溶液中的氨基酸為l-天門(mén)冬氨酸、組氨...
【專利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：郭瑩瑩，李中波，許云輝，馬方續(xù)，何敏麗，王浩，周炎，
申請(qǐng)(專利權(quán))人：安徽農(nóng)業(yè)大學(xué)，
類型：發(fā)明
國(guó)別省市：
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