[发明专利]铁改性凹凸棒石吸附剂及制法和应用

说明书

技术领域

本发明涉及环境保护中的污水处理领域，特别是涉及一种针对医药污水处理中的铁改性凹凸棒石吸附剂及制法和应用。

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，主要用于治疗感染性疾病，还被大量用于畜牧业和水产养殖业，此外，在食品工业中被用作抗菌生长促进剂加快动物的生长。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的抗生素，如土霉素、四环素和金霉素，半合成四环素类是以天然四环素类为原料进行结构改造而获得，如多西环素是以土霉素为原料经过氯代、脱水、氢化成盐和置换等多步化学反应后，再通过净化、脱色、过滤、结晶和干燥而制成。

1950年美国食品与药物管理局(FAD)首次批准抗生素用作饲料添加剂后，世界各国相继将抗生素推广应用于畜牧生产，促进了规模化养殖。我国自20世纪90年代初以来，四环素类在医药、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类随水进入生态环境，因此，四环素类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，滥用四环素类可直接引起个体的耐药性。研究表明，环境中一些细菌的四环素类耐药性远远高于预期，表明细菌的耐药性基因可能在自然界中发生了转移。四环素类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，使得没有直接接触四环素类的个体也产生耐药性。

水环境中四环素类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、矿化作用以及土壤养分循环。此外，四环素类的残留还会对植物、水生动物和土壤生物等造成影响，因残留浓度的不同产生生长抑制、变异和致畸等危害。由于四环素类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，从而加剧其的毒性和危害性。

为降低水环境中四环素类化合物的生态风险，需要去除污水或高浓度地表水体中的四环素类化合物。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，但是由于四环素类化合物结构复杂，污水厂的常规水处理工艺很难对其去除，另外残留的四环素类使得污水进一步的生物处理变得困难且效率低。与上述处理方法相比，吸附处理具有工艺简单、处理效果稳定、价格低廉等优点。

常用吸附材料包括活性炭、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，但去除对象是单一的四环素化合物，且活性炭作为吸附材料制备成本较高，难以推广应用；活性污泥法处理水中四环素类时，随着水中四环素类浓度的增加，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；土壤类吸附材料因价格低廉、种类多，成为目前研究的热点。

国内外有关四环素类的吸附研究采用的天然土壤类吸附材料包括粘土、乌栅土、红壤等，也有采用改性复合吸附材料如蒙脱石、膨润土/活性炭、零价铁、改性玉米秸等，但天然土壤类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四环素类化合物。专利公开号CN101249417介绍了凹凸棒石粘土-氢氧化铝/铁纳米复合吸附剂、其制备方法及应用，利用铝/铁改性凹凸棒石粘土，改性后的复合吸附剂对水中磷、As、F具有高吸附容量，可以用于生活污水处理厂排水的深度处理除磷、富营养化水体除磷、高砷或高氟地下水的处理，但此种改性要求铝、铁同时配加，操作复杂，且改性后的复合吸附剂在吸附四环素类未进行研究。

发明内容

本发明是为避免上述现有技术所存在的不足之处，提供一种高吸附效率的铁改性凹凸棒石，以其作为吸附剂，用于处理医药污水中四环素类化合物。

本发明之一的一种铁改性凹凸棒石吸附剂是这样实现的：

本发明所述铁改性凹凸棒石吸附剂中铁元素含量按重量百分比计为2.0-17.0％；

所述的铁改性凹凸棒石吸附剂中添加的铁改性剂为铁的易溶化合物。

在具体实施中，