[发明专利]一种铁改性凹凸棒石吸附剂处理多西环素废水的方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种废水中多西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多西环素化合物进行吸附去除方法。

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，多西环素(Doxycycline，又称为脱氧土霉素、强力霉素)是半合成四环素类的一种。它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，再经过净化、脱色、过滤、结晶和干燥而制成。

我国自20世纪90年代初以来，多西环素在医药、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多西环素随水进入生态环境，因此，多西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，滥用多西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多西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。多西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多西环素的个体也产生耐药性。

水环境中多西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，多西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。由于多西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，从而加剧其的毒性和危害性。

为降低水环境中多西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多西环素化合物。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，但由于多西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，但两者均不是针对于多西环素化合物进行研究的，且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多西环素化合物彻底去除，随着水中多西环素浓度的增加，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。目前国内外有关水体中多西环素的去除吸附研究还鲜见报道。

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多西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多西环素化合物的方法。

本发明的铁改性凹凸棒石吸附剂处理多西环素废水的方法，其特征在于：

所述的多西环素在废水中的浓度为5-150mg/L；

在所述的多西环素废水加入铁改性凹凸棒石吸附剂，所述的多西环素废水与所述的吸附剂的质量比为1∶(4-6)，优选1∶5；

所述的吸附过程在温度为0-50℃的条件下、采用静态和/或振荡、搅拌作用方式进行。