[发明专利]一种去除水中抗生素的方法

说明书

技术领域

本发明属于污水处理技术领域，尤其涉及一种去除水中抗生素的方法。

背景技术

抗生素因其具有结构稳定性和环境持久性，容易在环境中长期的残留。而抗生素的使用也使我国水体中常能检出。目前水中抗生素的去除主要还是依赖常规水处理工艺，由于国内外一般城市生活污水处理厂均是以去除有机物及一些营养物质为目标而设计建造的，对抗生素的去除能力有限。传统的污水处理厂采用预处理、一级处理、二级处理系统，有条件的污水处理厂也会启动三级处理程序(如化学氧化、活性炭吸附或紫外氧化等)。预处理和一级处理去除的是较大、易沉降的有机悬浮物，对抗生素的去除效果甚微，因此对PPCPs的降解主要在二级、三级处理阶段。上述氧化方法都存在氧化成本高和去除率低的问题。

甘蔗渣是甘蔗糖业生产的副产品，我国华南地区是主要的蔗糖产区，每年榨糖后留下的甘蔗渣可达数千万吨，这些甘蔗渣大部分都只是作为廉价的燃料，甚至直接废弃，造成极大的资源浪费。理论上讲，所有富含碳的有机质均可用于制备生物质炭。但用淀粉等有机质生产生物质炭则成本较高，在全球资源匮乏的今天显然不符合资源最佳利用的原则，因此利用含碳量高的固体废弃物例如秸秆、稻草、林木采伐废枝、甘蔗渣、污水厂剩余污泥等作为原料制备生物质炭不仅避免了环境污染并可生成新的能源，是一种废物资源化的良好途径。

发明内容

发明目的：针对现有技术中存在的不足，本发明的目的是提供一种去除水中抗生素的方法，将甘蔗渣制备成生物炭，用来处理废水中的抗生素，可以实现甘蔗渣的资源化利用，变废为宝，有效去除水中抗生素。

技术方案，为了实现上述发明目的，本发明采用的技术方案为：

一种去除水中抗生素的方法，包括以下步骤：

1)收集的甘蔗皮，预处理后放入管式炭化炉烧制处理，制备出甘蔗活性炭；

2)取甘蔗活性炭，加入改性剂进行改性处理；

3)改性后的甘蔗活性炭去除水中的抗生素。

步骤1)中，将收集的甘蔗皮用自来水冲洗干净，风干2天，再放入烘箱70℃烘干12小时，再使用粉碎机粉碎至粒径2cm以下；将称量的甘蔗皮碎末用锡箔纸包好置于瓷坩埚中，盖好盖子放入管式炭化炉，以10℃/min的生物速率升至目标温度500℃，保持2小时，自然冷却至室温后将产物研磨过50目筛；随后，用1200mL1mol/L盐酸处理2小时以去除碳酸钙等灰分物质，用循环水式多用真空泵抽滤，并用去离子水洗涤呈中性后，放入80℃烘箱烘24小时，转入样品保存瓶中保存备用。

步骤2)中，将11.25g洗涤后的生物炭投入1000mL烧杯，并向烧杯中分别加入改性剂充分接触，改性处理后将其反复洗涤至中性，再放入烘箱中60℃烘箱烘干12小时至恒重。

步骤3)中，称取0.5g生物炭于50mL的比色管中，加入10mL浓度分别为20mg/L的磺胺类抗生素混合液，调节pH为4，在35℃下恒温震荡24h，对混合液中四种磺胺类抗生素进行吸附去除。

步骤1)中，在300～700℃温度下烧制出甘蔗活性炭。

步骤2)中，改性剂选自浓硫酸、浓硝酸、30％过氧化氢或0.4mol/L高锰酸钾溶液。

步骤2)中，分别采用浸渍和超声浸渍方法进行改性。

浸渍改性：将11.25g洗涤后的生物炭投入1000mL烧杯，并向烧杯中分别加入400mL氧化剂和活性炭充分接触，24小时后取出固体并将其反复洗涤至中性，再放入烘箱中60℃烘箱烘干12小时至恒重。

超声浸渍改性：将11.25g洗涤后的生物炭投入1000mL烧杯，并向烧杯中分别加入400mL氧化剂和活性炭充分接触，超声10分钟之后，再放置24小时后取出固体并将其反复洗涤至中性，再放入烘箱中60℃烘箱烘干12小时至恒重。

抗生素包括甲恶唑、噻唑、甲基嘧啶及二甲基嘧啶。

有益效果：与现有技术相比，本发明生物质炭产率约为31％，30％过氧化氢超声浸渍改性产率约为89％，生产出来的生物质炭可高效吸附水中磺胺类抗生素，在pH＝4、35℃的吸附条件下，对甲恶唑、噻唑、甲基嘧啶以及二甲基嘧啶等磺胺类抗生素具有较好的吸附能力，尤其是500℃烧制并经30％过氧化氢改性及超声浸渍改性后生物炭去除效果最佳，用甘蔗渣为原材料制备生物质炭是一种资源再利用的良好途径，除可吸附水中抗生素外，在其他污染物去除方面定也有很好的应用前景。

附图说明

图1是300℃烧制的活性炭氧化改性前后的FTIR谱图；A.浸渍改性，B.超声浸渍改性；