[发明专利]一种铁改性凹凸棒石吸附剂处理四环素废水的方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种废水中四环素化合物的吸附处理方法，特别是涉及利用铁改性凹凸棒石吸附剂对医药污水中四环素化合物进行吸附去除的方法。

背景技术

四环素类抗生素(tetracycline antibiotics，TCs，以下简称四环素类)是由链霉菌产生的一类广谱抗生素，使用频率高、范围广。据报道，此类抗生素生产和使用量世界排名第二，中国排名第一。四环素类包括天然四环素类和半合成四环素类，天然四环素类是从链丝菌属培养液中提取，四环素(Tetracycline)是天然四环素类的一种。有着广泛的抗菌谱，对革兰氏阳性、革兰氏阴性菌、支原体、立克次体和衣原体等微生物都有活性。

我国自20世纪90年代初以来，四环素在医药、畜牧业和水产养殖等行业中广泛应用，其产量和用量一直呈上升趋势。但其在上述行业中的生产与使用而产生的大量废水未经处理或处理不彻底使四环素随水进入生态环境，因此，四环素在水环境中的含量与日俱增，对人类和生态环境的负面作用也日益凸显。

对于生态系统而言，滥用四环素可直接引起个体的耐药性。同时越来越多的资料表明，自然界的一些细菌对四环素的耐药性比预期的要高得多，即细菌的耐药性基因可能在自然界中发生了转移。四环素的耐药性可能从非致病细菌传到致病细菌，甚至可能会进一步传播，发展为生态层次上的耐药性，而使没有直接接触到四环素的个体也产生耐药性。世界卫生组织在2000年的报告中指出：抗药性病原体传播的现象日趋严重，是21世纪人类健康面临的巨大挑战。

水环境中四环素的残留能够影响水体微生物的组成和活性，从而改变微生物生态结构，影响土壤的硝化、矿化作用和土壤的养分循环等等。此外，四环素的残留会对植物、水生生物和土壤生物造成影响，因残留浓度的不同产生抑制生长或变异和致畸等危害。由于四环素化合物能够穿过细胞膜的亲脂性基团，且具有较高的稳定性，因此，易于生物累积并在环境中长期稳定存在等，从而加剧其的

为降低水环境中四环素化合物的生态风险，需要去除污水或高浓度地表水体中的四环素化合物。目前常规的水处理方法有：物理、化学和生物法以及上述方法的组合处理方法，但由于四环素化合物结构复杂，其毒性和抗性浓度会影响生化处理的效果，污水厂的常规水处理工艺很难对其去除。与各种高级氧化、催化氧化等复杂工艺相比，吸附工艺具有工艺简单、处理效果稳定、价格相对低廉等优点。

常用吸附材料有活性炭、活性污泥、粘土类等，活性炭是一种高性能吸附材料，专利公开号CN101333011介绍了一种利用中孔炭吸附去除水中四环素的方法，专利公开号CN101337706利用粉末活性炭处理含四环素类抗生素水体的方法，两种方法均对四环素化合物有较高的吸附去除率，充分说明了活性炭的高吸附性能，但该吸附材料制备成本较高，根据我国目前的经济状况，不能得到广泛的应用。活性污泥是污水处理厂常用的处理工艺，但活性污泥法不能将四环素化合物彻底去除，随着水中四环素浓度的增加，吸附去除率降低且处理过程将产生大量具有抗药性的微生物，排入环境后将形成潜在危险。因此，开发一种新型、廉价的粘土类吸附材料是十分必要的，目前国内外有关四环素的吸附研究多采用天然土壤吸附材料如乌栅土、海洋沉积物、褐土、红壤等，也有采用改性复合吸附材料如蒙脱石、膨润土、改性玉米秸秆、高铁酸盐等，但天然土壤吸附材料存在吸附容量低，吸附浓度范围有限，不适宜去除高浓度水体中的四环素化合物，而改性复合吸附材料蒙脱石、膨润土、改性玉米秸秆、高铁酸盐对水体中高浓度四环素去除效率有限，如高铁酸盐对四环素化合物去除率在最佳吸附条件下只能达到75.4％，改性玉米秸秆对四环素化合物去除率最高为93.4％。

凹凸棒石是一种天然的粘土矿物，由于具有独特的层链状晶体结构和十分细小(约0.01μm×1μm)的棒状、纤维状晶体形态和较大的比表面积(内表面积可高达300-400m²/g，而外表面积取决于凹凸棒石晶体颗粒的大小，根据实测，苏皖凹凸棒石外表面积约为23m²/g)，决定了其具有良好的吸附性能。据已有文献报道凹凸棒石是重金属和有机物的强吸附材料，且处理费用仅为活性炭的5-10％，并且再生操作简单，再生率高，属于一种高效、经济、环保类的非金属类粘土矿物，具有广阔应用前景。目前的文献已经报道了凹凸棒石对污水COD的去除，去除率可高达90％以上，有的甚至达到100％，且再生率高，可重复使用，但将凹凸棒石应用于四环素化合物的吸附去除并未见报道。

发明内容

本发明的目的是提供一种经济、高效的铁改性凹凸棒石吸附剂吸附废水中四环素化合物的方法。