本發(fā)明屬于資源化利用，具體涉及一種碳量子點(diǎn)緩蝕劑及其制備方法和應(yīng)用。

背景技術(shù)：

1、白酒作為我國特有的蒸餾酒品種，有著三千多年的發(fā)展歷史。據(jù)不完全統(tǒng)計(jì)，在白酒生產(chǎn)過程中每生產(chǎn)1噸白酒就會產(chǎn)出15～20噸釀酒廢水。由此釀酒廢水已然成為制約白酒行業(yè)綠色高質(zhì)量發(fā)展急需解決的迫切問題。隨著水處理技術(shù)的發(fā)展和完善，我國大型白酒企業(yè)均具備自己獨(dú)特的污水處理工程，且工藝穩(wěn)定，處理后的水質(zhì)符合國家和地方排放標(biāo)準(zhǔn)的要求。但是，廢水中的有機(jī)資源利用率低，不僅造成了資源浪費(fèi)，也會因好氧和厭氧處理導(dǎo)致有害氣體產(chǎn)生和溫室氣體的排放。另外，由此產(chǎn)生的污泥進(jìn)一步加劇了企業(yè)處理處置成本。隨著白酒企業(yè)規(guī)模的不斷擴(kuò)大，傳統(tǒng)釀酒廢水處理模式已經(jīng)無法滿足現(xiàn)代企業(yè)的發(fā)展需求。針對白酒釀造行業(yè)耗水、排污較大的問題，國家出臺了《清潔生產(chǎn)標(biāo)準(zhǔn)白酒制造(hj/t?402-2007)》《發(fā)酵酒精和白酒工業(yè)水污染物排放標(biāo)準(zhǔn)(gb27631-2011)》等標(biāo)準(zhǔn)來控制污染、節(jié)能減排。污水資源化利用，以及從污水中提取其他資源和能源，對緩解供需矛盾和減少水污染、保障水生態(tài)安全、增加水資源供給、優(yōu)化供水結(jié)構(gòu)具有重要意義。白酒釀造是以糧食為原料，產(chǎn)生的廢水中富含各類有機(jī)物且有害物質(zhì)少，有再利用價(jià)值。因此，研究可以充分循環(huán)利用資源，同時(shí)兼顧環(huán)境、社會和經(jīng)濟(jì)效益的治理方式，必將成為未來白酒行業(yè)廢水處理的主要方向。

2、緩蝕劑是一種以適當(dāng)?shù)臐舛群托问酱嬖谟诃h(huán)境(介質(zhì))中時(shí)，可以防止或減緩腐蝕的化學(xué)物質(zhì)或幾種化學(xué)物質(zhì)的混合物。一般來說，緩蝕劑是指那些用在金屬表面起防護(hù)作用的物質(zhì)，加入微量或少量這類化學(xué)物質(zhì)可使金屬材料在該介質(zhì)中的腐蝕速度明顯降低直至為零。同時(shí)還能保持金屬材料原來的物理、力學(xué)性能不變。合理使用緩蝕劑是防止金屬及其合金在環(huán)境介質(zhì)中發(fā)生腐蝕的有效方法。緩蝕劑技術(shù)由于具有良好的效果和較高的經(jīng)濟(jì)效益，已成為防腐蝕技術(shù)中應(yīng)用最廣泛的方法之一。尤其在石油產(chǎn)品的生產(chǎn)加工、化學(xué)清洗、大氣環(huán)境、工業(yè)用水、機(jī)器、儀表制造及石油化工生產(chǎn)過程中，緩蝕技術(shù)已成為主要的防腐蝕手段之一。隨著人們?nèi)找骊P(guān)注環(huán)境污染和人類健康，尋找緩蝕率高、環(huán)保無公害、水溶性好、價(jià)格低廉的新型“綠色緩蝕劑”成為目前緩蝕劑研究和開發(fā)的熱點(diǎn)。

3、碳點(diǎn)，也稱為碳量子點(diǎn)或碳納米點(diǎn)，是一類具有顯著熒光性能的零維碳納米材料，它由超細(xì)的、分散的、準(zhǔn)球形、尺寸低于10nm的碳納米顆粒組成。碳點(diǎn)具有優(yōu)秀的光學(xué)性質(zhì)，良好的水溶性、低毒性、環(huán)境友好、原料來源廣、成本低、生物相容性好等諸多優(yōu)點(diǎn)在醫(yī)學(xué)成像技術(shù)、環(huán)境監(jiān)測、化學(xué)分析、催化劑制備、能源開發(fā)等許多的領(lǐng)域都有較好的應(yīng)用前景。碳點(diǎn)在腐蝕防護(hù)領(lǐng)域受到廣泛關(guān)注，并且已有研究表明，碳點(diǎn)緩蝕劑能對金屬起到良好的緩蝕作用。

4、釀酒黃水作為釀酒廢水的重要組成部分，其來源于白酒固態(tài)發(fā)酵過程中，從酒醅中滲漉到窖池底部的棕黃色黏稠漿水，是典型的高濃度有機(jī)廢水。同時(shí)，黃水中富含糖類、酸類、酯類、蛋白質(zhì)等有機(jī)物，具有資源化利用的潛在性。因此，探索利用釀酒黃水中的豐富有機(jī)物為原料，制備碳點(diǎn)緩蝕劑，實(shí)現(xiàn)釀酒黃水中有機(jī)物的資源化利用，不僅有利于減少資源浪費(fèi)，還能夠減輕排放過程中對環(huán)境造成的污染。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、針對現(xiàn)有技術(shù)存在的上述不足，本發(fā)明的目的就在于提供一種碳量子點(diǎn)緩蝕劑及其制備方法和應(yīng)用，本發(fā)明以釀酒黃水為原料制備碳量子點(diǎn)緩蝕劑，實(shí)現(xiàn)了釀酒黃水的資源化利用，且制備得到的碳量子點(diǎn)緩蝕劑具有良好的緩蝕性能。

2、為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明首先提供了一種碳量子點(diǎn)緩蝕劑的制備方法，其包括以下步驟：

3、a、釀酒黃水經(jīng)減壓蒸餾(減壓蒸餾時(shí)控制溫度不超過50℃)并干燥后，得到黃水有機(jī)物；

4、b、將步驟a所得黃水有機(jī)物和水按質(zhì)量體積比為1g：1～5ml混合，進(jìn)行水熱反應(yīng)，反應(yīng)結(jié)束后，經(jīng)離心，收集上清液進(jìn)行透析，最后經(jīng)冷凍干燥，即得到碳量子點(diǎn)緩蝕劑。

5、其中，上述制備方法，步驟b中，水熱反應(yīng)前還加入了氮源。

6、其中，上述制備方法，步驟b中，所述氮源的加入量為控制氮源中含氮量和黃水有機(jī)物的摩爾質(zhì)量比為0.1～0.5：100。

7、其中，上述制備方法，步驟b中，所述氮源為氨水、尿素、乙二胺、三乙醇胺或硫脲中的至少一種。

8、優(yōu)選的，上述制備方法，步驟b中，所述氮源為三乙醇胺。

9、其中，上述制備方法，步驟a中，減壓蒸餾前，先靜置過濾去除釀酒黃水中的懸浮物。

10、其中，上述制備方法，步驟a中，所述干燥為：在不超過50℃的溫度下低溫干燥或冷凍干燥。

11、其中，上述制備方法，步驟b中，所述水熱反應(yīng)的溫度為180～300℃。

12、其中，上述制備方法，步驟b中，所述水熱反應(yīng)的時(shí)間為4～12h。

13、其中，上述制備方法，步驟b中，所述離心的轉(zhuǎn)速為3000～10000r/min。

14、其中，上述制備方法，步驟b中，所述離心的時(shí)間為20～40min。

15、其中，上述制備方法，步驟b中，所述透析為：采用截留量為1000～3500da的透析袋，透析1～3d。

16、本發(fā)明還提供了一種碳量子點(diǎn)緩蝕劑，其采用上述碳量子點(diǎn)緩蝕劑的制備方法制備得到。

17、本發(fā)明還提供了上述碳量子點(diǎn)緩蝕劑在酸性溶液環(huán)境中減緩金屬基材腐蝕中的應(yīng)用。

18、其中，上述應(yīng)用中，所述酸性溶液為硫酸、鹽酸或硝酸的水溶液。

19、其中，上述應(yīng)用中，所述酸性溶液的h+濃度為0.1～6.0mol/l。

20、其中，上述應(yīng)用中，所述碳量子點(diǎn)緩蝕劑的加入量為5～100mg/l酸性溶液。

21、本發(fā)明的有益效果：

22、本發(fā)明以釀酒黃水為原料，通過水熱法直接制備得到碳量子點(diǎn)緩蝕劑，此外通過加入氮源還可以制備得到摻氮碳量子點(diǎn)緩蝕劑，實(shí)現(xiàn)了釀酒黃水的資源化利用，且制備得到的碳量子點(diǎn)緩蝕劑和摻氮碳量子點(diǎn)緩蝕劑具有良好的緩蝕性能，特別是以三乙醇胺為氮源，緩蝕效率分別可達(dá)86％和88％以上。

23、使用本發(fā)明制備得到的碳量子點(diǎn)緩蝕劑，碳鋼在強(qiáng)酸介質(zhì)中腐蝕后，碳鋼表面較為平整，無黑斑和發(fā)暗等質(zhì)量缺陷，本發(fā)明的碳量子點(diǎn)緩蝕劑具有廣泛推廣應(yīng)用價(jià)值。

24、本發(fā)明實(shí)現(xiàn)釀酒黃水資源化利用的同時(shí)也為碳量子點(diǎn)緩蝕劑的制備提供了新思路，有利于降低碳量子點(diǎn)緩蝕劑的生成成本，同時(shí)本發(fā)明的制備方法簡單，易于工業(yè)化生成，具有良好的應(yīng)用前景。

技術(shù)特征：

1.碳量子點(diǎn)緩蝕劑的制備方法，其特征在于：包括以下步驟：

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的碳量子點(diǎn)緩蝕劑的制備方法，其特征在于：步驟b中，水熱反應(yīng)前還加入了氮源。

3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的碳量子點(diǎn)緩蝕劑的制備方法，其特征在于：步驟b中，所述氮源的加入量為控制氮源中含氮量和黃水有機(jī)物的摩爾質(zhì)量比為0.1～0.5：100。

4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的碳量子點(diǎn)緩蝕劑的制備方法，其特征在于：步驟b中，所述氮源為氨水、尿素、乙二胺、三乙醇胺或硫脲中的至少一種；優(yōu)選的，所述氮源為三乙醇胺。

5.根據(jù)權(quán)利要求1～4任一項(xiàng)所述的碳量子點(diǎn)緩蝕劑的制備方法，其特征在于：步驟a中，至少滿足下列的一項(xiàng)：

6.根據(jù)權(quán)利要求1～4任一項(xiàng)所述的碳量子點(diǎn)緩蝕劑的制備方法，其特征在于：步驟b中，至少滿足下列的一項(xiàng)：

7.根據(jù)權(quán)利要求1～4任一項(xiàng)所述的碳量子點(diǎn)緩蝕劑的制備方法，其特征在于：步驟b中，所述透析為：采用截留量為1000～3500da的透析袋，透析1～3d。

8.碳量子點(diǎn)緩蝕劑，其特征在于：采用權(quán)利要求1～7任一所述的碳量子點(diǎn)緩蝕劑的制備方法制備得到。

9.權(quán)利要求8所述的碳量子點(diǎn)緩蝕劑在酸性溶液環(huán)境中減緩金屬基材腐蝕中的應(yīng)用。

10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的應(yīng)用，其特征在于：至少滿足下列的一項(xiàng)：

技術(shù)總結(jié)
本發(fā)明公開了一種碳量子點(diǎn)緩蝕劑及其制備方法和應(yīng)用，屬于資源化利用技術(shù)領(lǐng)域。本發(fā)明為實(shí)現(xiàn)釀酒黃水的資源化利用，提供了一種碳量子點(diǎn)緩蝕劑及其制備方法和應(yīng)用，制備方法包括：釀酒黃水經(jīng)減壓蒸餾并干燥后，得到黃水有機(jī)物；將所得黃水有機(jī)物和水按質(zhì)量體積比為1g：1～5mL混合，進(jìn)行水熱反應(yīng)后，經(jīng)離心，收集上清液進(jìn)行透析，經(jīng)冷凍干燥，即得；此外，水熱反應(yīng)前還可加入氮源摻氮。本發(fā)明以釀酒黃水為原料，通過水熱法直接制備得到具有良好緩蝕性能的碳量子點(diǎn)緩蝕劑，此外通過加入氮源還可以進(jìn)一步提高緩蝕劑性能，為釀酒黃水的資源化利用和碳量子點(diǎn)緩蝕劑的制備提供了新思路。

技術(shù)研發(fā)人員：鄭興文,蘇建,鞠春蘭,鄭佳,胡洋彬,馮政,譚雙,范金龍,孫銅
受保護(hù)的技術(shù)使用者：宜賓五糧液股份有限公司
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2025/1/9