[发明专利]一种同步去除畜禽生化尾水中重金属和抗生素的方法

说明书

本发明属于污水处理领域，具体涉及一种同步去除畜禽生化尾水中重金属和抗生素的方法，本发明制备了一种新型改性氮化碳材料，通过生物质碳点的光上转换效应和两级煅烧剥离氮化碳层，显著提高了材料的光催化活性；耦合氮化碳氨基和生物质碳点的含氧功能基团可增加重金属吸附位点；将改性氮化碳材料应用于畜禽生化尾水处理，可实现重金属和抗生素同步去除；且还能够回收重金属；对铜、锌等重金属离子的去除率高达96.4％，对磺胺类、四环素类等抗生素矿化率高达79.3％，且处理工艺简单，成本低廉。

技术领域

本发明属于污水处理领域，具体涉及一种同步去除畜禽生化尾水中重金属和抗生素的方法。

背景技术

畜禽业集约化迅猛发展产生了环境污染。规模化的养殖场普遍在饲养中使用超量重金属 (铜、锌等)和抗生素(四环素类、磺胺类、喹诺酮类等)，其中20-90％难以被动物利用而进入环境。其废水中重金属和抗生素浓度在mg/L级别。废水通过常规的生化处理后仍残余大量的重金属和抗生素。重金属会随食物链富集最终侵害动植物器官，抗生素在环境中的积累会导致耐药基因的流行，进而危害生态系统和人类健康。目前针对畜禽生化尾水中重金属和抗生素的去除方法主要为吸附法(CN 201410545687.7)、絮凝法(ACSAppl.Mater.Interfaces 2017,9,10266-10275)、电解法(CN 201510884528.4)和人工湿地法(CN 201410267949.8) 以及组合工艺法(CN201810683451.8)。然而吸附法存在抗生素脱附液处置难题，絮凝法污泥产量较大，电解法能耗高，人工湿地法和组合工艺均存在处理周期长、占地面积大等不足。近年来，非金属半导体光催化剂如石墨相氮化碳，不仅制备简单、成本低廉、性能稳定而且具有一定的可见光响应可实现有机污染物高效降解去除，更重要的是其结构中含有伯氨功能基，可配位吸附铜、锌等重金属离子。然而未经修饰的氮化碳纳米片片层过厚，导致光生电子空穴容易复合，光反应降解效率较低，而且功能基含量有限，重金属吸附容量偏低，因此难以达到污水处理的要求。

中国专利CN 201710591045.4报道了碳点修饰的氮化碳催化剂对抗生素的降解作用，但其碳点是通过化学药剂合成，制备过程不够环保，且对重金属及其与抗生素复合污染物共去除效果不佳。

发明内容

本发明解决现有技术中存在的上述技术问题，提供一种新型改性氮化碳材料的制备方法，并将其应用于同步去除畜禽生化尾水中重金属和抗生素。

为解决上述问题，本发明的技术方案如下：

一种改性氮化碳的制备方法，包括以下步骤：

S1、制备生物质碳点；

S2、将尿素或硫脲溶解步骤1所述的生物质碳点溶液中，升温至540-560℃煅烧3～5h，冷却至室温后，研磨获得一级氮化碳纳米片；

S3、将所述一级氮化碳纳米片，在氮气保护下煅烧，其中煅烧温度为490-510℃，煅烧时间为0.5～2h，制得所述改性氮化碳。

优选地，所述步骤1制备生物质碳点的具体方法为：西瓜或草莓或苹果去皮、超声破碎、搅拌均匀、水热、过滤、烘干、研磨、氮气保护下煅烧；其中水热温度为160～220℃，水热时间为6～24h，煅烧温度为700-900℃，煅烧时间为0.5-2h，升温速度为5～10℃/min。

优选地，所述步骤2中，生物质碳点溶液的浓度为0.1～1.0mg/mL，尿素或硫脲的加入量为每毫升所述生物质碳点溶液中加入1g尿素或硫脲。

优选地，所述步骤2中，煅烧步骤的升温速度为1～2℃/min。

优选地，所述步骤3中，煅烧步骤的升温速度为3～5℃/min。

上述改性氮化碳可应用于同步去除畜禽生化尾水中重金属和抗生素；具体应用方法为：