[发明专利]一种功能型绿色炭材料用于抗生素污染水体的治理方法

说明书

本发明一种功能型绿色炭材料用于抗生素污染水体的治理方法是将生物质废弃物碳化后，再用硼氢化钠还原处理，得到功能型绿色炭材料的表面含有持久性的半醌自由基。本发明功能型绿色炭材料能吸附富集和催化氧化降解水体中的抗生素污染物，对抗生素污染物去除效率可达100%，去除效果显著，对抗生素污染物具有吸附和催化氧化降解双重功能。本发明治理方法简单，pH适用范围宽，成本低，耗时短，无需外加其他化学药剂，不会对水体造成二次污染，处理效果显著，在治理抗生素污染水体治理的同时，还实现了生物质废弃物资源化利用，为抗生素污染水体的治理提供了一种新思路，有很好的推广应用前景。

技术领域

本发明涉及一种功能型绿色炭材料用于抗生素污染水体的治理方法，具体属于废水处理技术领域。

背景技术

我国是生产和使用抗生素的第一大国，年产抗生素原料约21万吨，自用18万吨，其中48%用于医治疾病，52%用于畜牧养殖业。近年来，自然水体中检测出抗生素的相关消息络绎不绝，长江流域中的西江流域、珠三角、东江流域等均为抗生素污染重灾区，抗生素污染成为公众新的关注焦点。自然水体中抗生素的来源主要是规模化养殖场、医院、抗生素生产企业和居民生活污水，其中规模化养殖场和医院是水体中抗生素的主要源头，这与抗生素的治疗疾病和畜牧养殖两大主要用途密切相关。

抗生素对环境中的微生物和具有相同或者类似靶器官低等生物具有毒害作用，且可通过生物富集进入食物链或者食物网中。抗生素对人体危害较大，会导致肝肾功能损伤，也会抑制人体骨骼造血功能，致人死亡。我国抗生素污染现状较为严峻，但抗生素作为一种新兴污染物，尚未得到足够的重视。

针对水体中抗生素污染治理的研究较少，常见的抗生素处理方法主要有物理类的吸附和膜分离法、化学类的高级氧化技术以及生物类的人工湿地技术等，其中物理法是当前技术相对成熟且得到广泛应用的处理方法，但膜分离技术需要定期对滤膜进行更换和清洗，耗能和成本过高。炭材料应用于抗生素废水治理方法有吸附法和高级氧化技术，具有较大比表面积的炭材料可用于抗生素的吸附，但该方法无法使抗生素污染物得到有效降解，而且富集污染物后的炭材料会变成更难处理的危废。高级氧化技术中仅有金属负载的炭材料或者金属负载的炭纳米材料（如NiFe-CNT）作为反应催化材料，通过添加过氧化氢或者过硫酸盐治理抗生素污染的相关研究，但是该材料制备方法复杂，受pH影响较大，需要外加化学药剂，且金属负载无法避免对水体的二次污染。无需外加化学药剂和能源，直接使用无金属负载的炭材料治理抗生素污染水体的方法尤其匮乏。因此，开发无金属负载的炭材料对抗生素废水治理成为一种新的途径，作为环境友好型的功能型绿色炭材具有很好的应用前景。

发明内容

本发明针对上述存在的问题，提供一种功能型绿色炭材料用于抗生素污染水体的治理方法。

本发明一种功能型绿色炭材料用于抗生素污染水体的治理方法采用功能型绿色炭材料为催化剂，氧气为氧化剂，吸附和氧化处理抗生素污染水体，达到治理废水的目的；具体将功能型绿色炭材料加入到pH为3~11、浓度不高于50mg/L的抗生素污染水体中，先通过吸附富集水体中的抗生素污染物，同时活化水体中溶解的氧气，产生的具有强氧化性的超氧自由基（•O₂⁻）和羟基自由基（•OH）降解抗生素污染物；功能型绿色炭材料在抗生素污染水体中的用量为0.2 ~2.5g/L；

所述的功能型绿色炭材料：将生物质废弃物和葡萄糖按1~3∶2的质量比混合均匀后，氮气氛围保护中，在800~1000℃温度下碳化60~120分钟，得到的炭材料再在质量百分比浓度为10%~20%的硼氢化钠水溶液中还原处理60~240分钟后取出，并用清水冲洗晾干，得到功能型绿色炭材料。

所述的抗生素为磺胺类或四环素类抗生素。

所述的生物质废弃物是稻壳、秸秆或甘蔗渣中的一种。

本发明的有益效果：