[发明专利]一种面向抗生素的三甲基硅基咪唑吸附剂的制备及应用

说明书

发明公开了一种面向水体中抗生素的1‑(三甲基甲硅烷基)咪唑离子液体吸附剂的制备方法及应用的合成方法以及其应用，属于水体有机微污染物处理技术领域，本发明是通过将1‑(三甲基甲硅烷基)咪唑离子液体通过化学键合接枝在氯甲基聚苯乙烯树脂表面制得的，首次发布了合成的1‑(三甲基甲硅烷基)咪唑离子液体吸附剂在β‑内酰胺类抗生素(头孢噻呋)、磺胺类抗生素(磺胺甲恶唑)、氟喹诺酮类抗生素(环丙沙星)和四环素类抗生素(金霉素)四类典型抗生素吸附时的具体应用效果，合成方法操作简便、反应条件温和，产物对多种抗生素具有吸附量大、反应动力学快、吸附效率高等优点。

技术领域

本发明涉及抗生素污染物吸附去除领域，具体涉及一种面向抗生素的三甲基硅基咪唑吸附剂的制备及应用的制法和应用。

背景技术

抗生素是PPCPs中的重要组成部分，它是由微生物产生的一类次级代谢产物，以及化学合成或半合成的化合物，可以抑制其他微生物的生长和存活。一般可以分为喹诺酮类抗生素、磺胺类抗生素、β-内酰胺类抗生素、大环内酯类、氨基糖苷类抗生素等。近年来，由于抗生素在全世界范围内的广泛使用，自然水环境中的抗生素污染日益严重，对人类和自然微生物系统构成巨大的威胁。为增强抗生素污染废水的批量处理效果，环境科学和工程部门越来越重视城市污水处理厂的改进、改造或与先进技术相结合，以在废水排放到自然界之前有效地从中去除抗生素，本发明为抗生素废水净化处理的研究和水处理工艺的深度处理的手段提供参考。在过去的几十年里，吸附被认为是去除抗生素的有前途的技术。吸附法具有操作简便、成本低、效率高、重现性强、适用于不同吸附剂等优点，是一种经济、高效、绿色的去除抗生素的技术，而吸附效率直接受吸附剂性质的影响。

在文献报道中，各种碳材料如活性炭、纳米氧化石墨、碳纤维、碳纳米管、生物碳等，对许多抗生素有高效的去除效果，但它们对带电或亲水性药物的去除效果不佳。由于其孔隙结构(≤1mm)，活性炭对大分子的吸附能力有限，同时碳质吸附剂的作用不具备选择性，在天然有机物以及其他有机微污染物的存在下，其吸附能力会大打折扣。此外，碳材料的再生需要高温条件，其成本相对较高。

许多硅基材料如粘土、沸石、膨润土、蒙脱土等对抗生素也具有吸附作用，人工合成的介孔二氧化硅也有孔隙体积大、孔径大、表面积大、沟道结构规整等优势，对水中卡马西平、布洛芬和酮洛芬有较好的去除作用，然而介孔二氧化硅通常是无定型非晶态的，其多孔结构容易受到湿热的影响。表面硅醇的反应性很大程度上取决于孔隙曲率，这可能会导致官能化反应的并发症和有机基团的分散。

聚合物固相负载离子液体吸附剂近年来逐渐成为抗生素吸附剂的重要组成部分，具有机械刚性好、选择性高、容量大、孔径可调等优点，聚合物吸附剂虽然比表面积相较于活性炭较小，但其化学稳定性好、对有机微污染物的吸附量大、吸附动力学快且非热条件下可再生，公开号CNIO5837747A的发明公布了一种用于选择性吸附磺胺甲氧嘧啶的表面分子印迹聚合物的制备方法，产物对磺胺甲氧嘧啶分子的吸附量和特异选择因子分别为23μmol/g和3.54；公开号CNIO9078613A的专利公开了一种功能型磁性离子液体石墨烯吸附剂的制备方法，该方法将Fe³⁺和离子液体按比例混合，真空干燥后将其与石墨烯混合并逐滴加入浓氨水，最终完成反应过程，产物对6种磺胺类抗生素的富集倍率为1301～2055，检测出磺胺嘧啶的浓度在2.4～28.0ng/L，磺胺噻唑的浓度为60.5～12.1ng/L，加标回收率为86.4％～103.4％。申请号为CN109507330A的专利以离子液体为固相萃取剂用以检测环境样品中抗生素，利用顶空进样器-气相色谱-质谱联用仪对标准溶液及萃取检测物进行分析。

解决的技术问题

针对现有技术的不足，本发明提供了一种面向抗生素的三甲基硅基咪唑吸附剂的制备及应用及其制法，实现了快速从废水中吸附去除磺胺类抗生素和喹诺酮类抗生素的问题，达到较高的吸附容量。

发明内容