[发明专利]一种秸秆木炭吸附去除水体中磺胺甲恶唑的方法和应用

说明书

技术领域

本发明属于无机材料合成和水处理技术范围，主要涉及一种秸秆木炭吸附去除水体中磺胺甲恶唑的方法。

背景技术

磺胺甲恶唑(sulfamethoxazole，smx)又称新诺明，是一种广谱抗生素。对大多数革兰氏阳性和革兰氏阴性菌都有抑制作用，被广泛用于医疗、畜牧业中。由于绝大部分磺胺甲恶唑不能完全被生物体吸收，磺胺甲恶唑以母体化合物或代谢物形式进入土壤、水体环境，从而污染生态环境。目前已有很多国家在污水处理厂活性污泥、地表水、甚至饮用水中检测出多种类、不同浓度的磺胺甲恶唑。由于磺胺甲恶唑在环境中诱导耐药性细菌、影响环境中微生物，同时对人类健康具有潜在危害，因此含磺胺甲恶唑废水的处理已成为研究热点之一。

污水处理厂的磺胺抗生素消除是一个复杂的过程，常规处理磺胺抗生素方式包括离子交换法、活性污泥法，处理效果偏低，据报道污水处理厂最常用的活性污泥法，对磺胺甲恶唑的去除率在20％-77％之间，且可能引入消毒副产物；化学氧化法和膜过滤法等深度处理技术成本高，且磺胺抗生素能抑制微生物的活动，从而导致处理效果不稳定；因此，开发高效的磺胺抗生素去除方法是十分重要的。

一项研究表明，2005年全国秸秆总产量达到84183.12万吨，主要以稻草、玉米秸和麦秸是主要秸秆类型；稻壳、玉米芯、蔗渣、甜菜渣等农产品初级加工副产品也是十分重要的秸秆来源。虽然对秸秆的资源化利用进行了一些研究和探讨，由于受传统农业的影响和考虑到运输成本和加工成本，我国秸秆的传统处理方式是就地焚烧(少量用于加工成饲料添加物)。尤其在秋季下垫面空气主导下，很容易导致近地面能见度降低，空气中PM2.5(粒径低于2.5μm的颗粒物)的显著增加。这不仅会对陆路、航行和航空交通的安全造成隐患，而且对人体健康造成威胁。2008年7月国务院下发了《关于加快推进农作物秸秆综合利用的意见》。这对于加快推进秸秆综合利用，实现秸秆的资源化、商品化，促进资源节约、环境保护和农民增收具有重要作用。因此，针对目前的医院、饲养场和医药工厂废水中存在的大量抗生素产品，开发一种低成本、可操作性高、易制备和原料易获取秸秆处理废水中磺胺吡啶的技术既符合国家政策需求，又满足社会发展需要。

吸附法是一种利用吸附剂通过吸附作用去除水中有毒有害物质的方法，具有效率高、能耗低等优点，被广泛用于废水处理工艺中。其中吸附剂通常指高比表面积、大孔容的物质。如活性炭、分子吸附树脂等。

秸秆木炭是一种成本低、低能耗，环境友好、工艺简单的吸附剂。具有多孔、高比表面积等类似活性炭的优点，同时据相关报道，木炭经酸化后，能显著提高孔径和比表面积，尤其适合作为吸附材料。我们的大量实验表明，按照此方法合成的农作物秸秆木炭可以有效去除水体中的磺胺甲恶唑，同时农作物秸秆具有廉价易得低成本的优点，因此这一技术具有重要的实际应用和推广价值。

发明内容

本发明的目的是针对农作物废弃物资源再利用，提供一种农作物秸秆制成的木炭在吸附去除水体中磺胺甲恶唑的应用。

本发明的另一目的是提供一种农作物秸秆制成的木炭吸附去除水体中磺胺甲恶唑的方法。

本发明的目的可以通过以下技术方案实现：

一种农作物秸秆木炭吸附去除水体中磺胺甲恶唑的方法，将农作物秸秆木炭作为吸附剂投入含磺胺甲恶唑的水体中进行吸附去除水体中磺胺甲恶唑，其中吸附温度为20～30℃，吸附时间为72-75小时，吸附平衡后溶液的pH为5.8～6.0；其中水体中磺胺甲恶唑的初始浓度为1.5～57mg/L，农作物秸秆木炭与含磺胺甲恶唑的水体的质量比为1∶2000～4000。

优选地，所述的一种农作物秸秆木炭吸附去除水体中磺胺甲恶唑的方法中的农作物秸秆木炭的制备方法其中一种为：1)将农作物秸秆经晒干、粉碎机粉碎；2)进行活化反应，所述活化反应在置于马弗炉中的具盖坩埚内进行，活化反应中先缓慢升温500℃，升温速率为5～10℃/min，升温至500℃后再继续反应1～3h，后用酸液处理即完成活化反应，所述酸液处理是用盐酸和氢氟酸混合酸液处理，二者的质量比为1～3∶1；3)活化反应之后采用去离子水洗涤材料至中性；洗涤后的干燥在110～112℃下烘干；干燥后冷却至室温，置于研钵内研磨后，过100目筛得秸秆木炭；

一种农作物秸秆木炭在吸附去除水体中磺胺甲恶唑的应用，将农作物秸秆木炭作为吸附剂投入含磺胺甲恶唑的水体中进行吸附去除水体中磺胺甲恶唑。

优选地，所述的一种农作物秸秆木炭吸附去除水体中磺胺甲恶唑的方法，吸附平衡后溶液的pH为5.8～6.0。