[发明专利]一种用于抗生素吸附的生物质功能材料及其制备方法

说明书

一种用于抗生素吸附的生物质功能材料及其制备方法，该材料通过A/B/C组分协同、功能优化组合的方法制得。多酚结构的A组分柿单宁材料与大比表面积、多孔结构特征的B组分材料交联成基础生物质功能材料。通过不同的化学试剂，将基础生物质功能材料与不同的C组分材料发生化学反应，使基础生物质功能材料具有不同的功能，如磁性或凝胶态物理特性，满足不同环境要求。以此方法制备的生物质功能材料，在pH范围4‑10，对高浓度抗生素污水的去除率达到91.5%。该材料采用多种废弃农林固废物做主料，成本低、绿色环保、吸附稳定性好、无二次污染，在生态环境治理和保护领域应用前景广阔。

技术领域

本发明涉及农林固废资源的深加工及环境治理技术领域，尤其涉及一种用于吸附抗生素的生物质功能材料及其制备方法。

背景技术

植物多酚种类繁多，是植物体内的复杂酚类次生代谢物，具有多元酚结构，主要存在于植物的皮、根、叶、果中，在植物中的含量仅次于纤维素、半纤维素和木质素。目前广泛应用的植物多酚为柿单宁，在药用和材料环保领域都有一定使用。一些农林固废资源中的单宁含量高，如青柿落果、柿渣、茶叶渣、葡萄籽（皮）、苹果皮等。以柿固废资源为例，我国是柿子生产大国，2019年我国柿子产量为329万吨，以柿固废资源（疏青柿果、柿渣、柿皮等）约占总产量的10%来统计，就有32万吨的柿固废物可供利用。因此，对含有植物多酚的农林固废资源进行开发利用，其经济效益和社会意义重大。

抗生素污染已成为最令人担忧的健康威胁之一。在各种基质的水体中，沉积物和淤泥中经常发现四环素等抗生素，这导致对周围环境的污染，从而破坏了生态系统的平衡。目前最普遍的是光催化技术处理抗生素污染，但常规的光催化技术在实际应用中效果不甚理想，甚至可能在去除的过程中产生其他副产物。专利公开号为CN 110756168 A公布了一种改性生物炭吸附材料，成本较低，方便获得，但吸附效率低，残留较多无法去除；专利公开号为CN108339526B公布用于四环素类抗生素吸附的改性海藻酸钠吸附材料，虽然材料天然无公害，用途广泛，但吸附效率低，吸附时间过长；专利公开号为CN 111389374 A专利公开号为CN112604643 A，公布一种纳米双金属氧化物吸附剂，在pH为2-3，对于高浓度含四环素废水中四环素的去除率达85%。然而依然存在着吸附材料适用范围窄、去除率不高等缺点。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种生物质功能材料及其制作方法、以及用该材料处理抗生素污水去除率高达91.5%的方法。

为了解决该技术问题，首先，本专利提供功能特性互补、材料形态可调控、应用范围广的多组分生物质功能材料。该材料由A组分、B组分、C组分3类组分通过化学试剂、交联剂发生交联反应而制得；所述A组分以废弃柿渣、青柿中的一种为原料制得的含有15.0%-25.0%柿单宁提取物粉体；所述B组分为生物炭材料或氮掺杂石墨烯材料；所述C组分为四氧化三铁，或者为碳酸钙和海藻酸钠两种按质量比1:1组成；

A组分与B组分按照质量比1：1-3通过化学交联反应形成基础生物质功能材料；再通过不同化学试剂和交联剂，将基础生物质功能材料与不同的C组分材料（和试剂）发生交联反应，使基础生物质功能材料具有磁性或凝胶态物理特性；

所述基础生物质功能材料制备时发生交联反应，所述交联剂为乙二醛、戊二醛、甲醛水溶液中的一种，或N,N-亚甲基双丙烯酰胺，质量用量为AB组分的1.0%-5.0%；优选浓度为25.0%戊二醛作为交联剂；

所述基础生物质功能材料与C组分四氧化三铁纳米颗粒按照质量比3：1，基础生物质功能材料溶液与各试剂质量比为：与环己烷(98.0%)为10：1，与异丙醇（99.5%）为1:1，与正乙醇（95.0%）为20：1，与聚丙烯酸化学试剂比1:1，与交联剂25%戊二醛体积比为10：1；再次进行交联反应，得到磁性生物质功能材料；