[发明专利]一种用于净化水中四环素的改性方解石及其制备方法

说明书

本发明公开了一种用于净化水中四环素的改性方解石及其制备方法，改性方解石是在预平衡溶液中加入改性剂进行改性处理过的方解石。改性剂为磷酸二氢钾或磷酸二氢钠，利用磷酸根在方解石表面的化学沉淀作用，提高方解石比表面积，进而吸附四环素溶液。与未经改性的方解石相比，改性后的方解石对四环素的吸附率大幅提高。本发明对四环素的吸附效率高，操作过程简单，吸附材料常见且成本低廉。本发明应用于去除水体中四环素，具有良好的经济和环保效益。

技术领域

本发明涉及水体污染治理技术领域，具体说是一种用于净化水中四环素的改性方解石及其制备方法。

背景技术

四环素属于四环素类抗生素（tetracycline antibiotics,TCs），是抑制细菌蛋白合成的一类广谱抗生素，具有一定杀菌作用。在畜牧业和养殖业中，由于具有广谱性、价格低廉的特点而被广泛应用。然而四环素进入到动物体内后，60%-90%都会以母体化合物的形式随动物生理代谢过程排出体外。禽畜的粪便经土地利用后，四环素就在土壤环境中存留下来。长期施用含此类抗生素的禽畜粪便会导致土壤中微生物抗生素抗性水平大幅提高，进而对环境造成潜在影响。此外，残留在土壤里的四环素易经地表径流等作用流入水体。含有抗生素的污水通过市政管网进入污水处理厂后，混凝、沉淀和过滤等污水处理的工艺均不能有效地将水中抗生素去除，即使在后期水处理过程中加入氯化或紫外消毒工艺也不能有效的去除抗生素，最终导致抗生素再次进入环境，从而诱导微生物产生抗药性，促进抗性基因的传播，对水生和陆生生物的安全都造成了严重的不良影响，同时也会严重威胁人类健康。

作为国内使用量最大的一类抗生素，寻求四环素的去除具有重要意义。去除四环素的常用方法有高级氧化法、生物降解法、膜分离法、吸附剂法。

高级氧化法利用化学或者物理化学的方法，在水体中产生高活性的羟基自由基，利用羟基自由基的强氧化性将有机污染物直接矿化形成二氧化碳和水，或者将其氧化形成小分子的中间产物。主要包括芬顿氧化技术、电化学氧化技术及光催化氧化降解技术。高级氧化法因为具有氧化彻底、效率高等优点，被作为污水中难降解污染物去除的有效手段，成为污水处理领域的研究热点。虽然高级氧化法对污染物去除彻底，但是由于羟基自由基几乎没有选择性，会与几乎所有的有机物质发生反应，很大程度上降低了目标污染物的去除效率；羟基自由基与抗生素的反应有时甚至会促进生成毒性更强的副产物，増强了体系的整体毒性。

生物降解法在一定的化学需氧量(COD)和温度条件下，利用微生物对污水中的有机成分进行代谢分解，从而将有机污染物降解。目前采用生物法处理的技术主要有活性污泥法、移动床生物反应器法、膜生物反应器法以及固定床生物反应器法等。其中，活性污泥法是研究最多且最为成熟的技术。然而研究表明，传统活性污泥法对大多数抗生素类污染物去除效率有限，而且很大一部分是通过污泥吸附实现的，生物降解的贡献很小。因此，生物法处理抗生素废水虽然具有一定的效果，但是不能完全去除废水中的抗生素且处理耗时较长、过程控制困难。

膜分离法具有高效、节能、环保等优点，被认为是解决当代能源、资源和环境问题的重要高新技术。常用的分离膜按照孔径的大小可分为微滤(MF),超滤(UF)、纳滤(NF)和反渗透((RO)等。目前对抗生素的分离过程普遍使用纳滤膜和反渗透膜。膜分离技术是利用膜的选择性分离功能，并未破坏抗生素的分子结构，特别是反渗透、纳滤和超滤对天然水中的有机物和无机物相当敏感，这些化合物的存在不可避免的造成膜污染。