[發明專利]一種鋁改性凹凸棒石吸附劑處理四環素廢水的方法

有效

• 申請號: 201010582476.2
• 申請日: 2010-12-10
• 公開（公告）號: CN102531086A
• 公開（公告）日: 2012-07-04
• 發明（設計）人: 王金生;李劍;鮑文菊
• 申請（專利權）人: 北京師范大學
• 主分類號: C02F1/28
• 分類號: C02F1/28;B01J20/12;B01J20/30;B01J20/34;C02F1/58
• 代理公司: 北京思創畢升專利事務所 11218
• 代理人: 韋慶文

技術領域

本發明涉及一種四環素類抗生素的廢水處理方法，特別是涉及一種用鋁改性凹凸棒石吸附劑處理醫藥污水中四環素的方法。

背景技術

四環素類抗生素(tetracycline?antibiotics，TCs，以下簡稱四環素類)是由鏈霉菌產生的一類廣譜抗生素，使用頻率高、范圍廣。據報道，此類抗生素生產和使用量世界排名第二，中國排名第一。四環素類包括天然四環素類和半合成四環素類，天然四環素類是從鏈絲菌屬培養液中提取，四環素(Tetracycline)是天然四環素類的一種。有著廣泛的抗菌譜，對革蘭氏陽性、革蘭氏陰性菌、支原體、立克次體和衣原體等微生物都有活性。

我國自20世紀90年代初以來，四環素在醫藥、畜牧業和水產養殖等行業中廣泛應用，其產量和用量一直呈上升趨勢。但其在上述行業中的生產與使用而產生的大量廢水未經處理或處理不徹底使四環素隨水進入生態環境，因此，四環素在水環境中的含量與日俱增，對人類和生態環境的負面作用也日益凸顯。

對于生態系統而言，濫用四環素可直接引起個體的耐藥性。同時越來越多的資料表明，自然界的一些細菌對四環素的耐藥性比預期的要高得多，即細菌的耐藥性基因可能在自然界中發生了轉移。四環素的耐藥性可能從非致病細菌傳到致病細菌，甚至可能會進一步傳播，發展為生態層次上的耐藥性，而使沒有直接接觸到四環素的個體也產生耐藥性。世界衛生組織在2000年的報告中指出：抗藥性病原體傳播的現象日趨嚴重，是21世紀人類健康面臨的巨大挑戰。

水環境中四環素的殘留能夠影響水體微生物的組成和活性，從而改變微生物生態結構，影響土壤的硝化、礦化作用和土壤的養分循環等等。此外，四環素的殘留會對植物、水生生物和土壤生物造成影響，因殘留濃度的不同產生抑制生長或變異和致畸等危害。由于四環素化合物能夠穿過細胞膜的親脂性基團，且具有較高的穩定性，因此，易于生物累積并在環境中長期穩定存在等，從而加劇其的毒性和危害性。

為降低水環境中四環素化合物的生態風險，需要去除污水或高濃度地表水體中的四環素化合物。目前常規的水處理方法有：物理、化學和生物法以及上述方法的組合方法，但由于四環素化合物結構復雜，其毒性和抗性濃度會影響生化處理的效果，污水廠的常規水處理工藝很難對其去除。與各種高級氧化、催化氧化等復雜工藝相比，吸附工藝具有工藝簡單、處理效果穩定、價格相對低等優點。

常用吸附材料有活性炭、活性污泥、粘土類等，活性炭是一種高性能吸附材料，專利公開號CN101333011介紹了一種利用中孔炭吸附去除水中四環素的方法，專利公開號CN101337706利用粉末活性炭處理含四環素類抗生素水體的方法，兩種方法均對四環素化合物有較高的吸附去除率，充分說明了活性炭的高吸附性能，但該吸附材料制備成本較高，根據我國目前的經濟狀況，不能得到廣泛的應用。活性污泥是污水處理廠常用的處理工藝，但活性污泥法不能將四環素化合物徹底去除，隨著水中四環素濃度的增加，吸附去除率降低且處理過程將產生大量具有抗藥性的微生物，排入環境后將形成潛在危險。因此，開發一種新型、廉價的粘土類吸附材料是十分必要的，目前國內外有關四環素的吸附研究多采用天然土壤吸附材料如烏柵土、海洋沉積物、褐土、紅壤等，也有采用改性復合吸附材料如蒙脫石、膨潤土、改性玉米秸稈、高鐵酸鹽等，但天然土壤吸附材料存在吸附容量低，吸附濃度范圍有限，不適宜去除高濃度水體中的四環素化合物，而改性復合吸附材料蒙脫石、膨潤土、改性玉米秸稈、高鐵酸鹽對中高濃度四環素去除效率有限，如高鐵酸鹽對四環素化合物去除率在最佳吸附條件下只能達到75.4％，改性玉米秸稈對四環素化合物去除率最高為93.4％。

凹凸棒石是一種天然的粘土礦物，由于具有獨特的層鏈狀晶體結構和十分細小(約0.01μm×1μm)的棒狀、纖維狀晶體形態和較大的比表面積(內表面積可高達300-400m²/g，而外表面積取決于凹凸棒石晶體顆粒的大小，根據實測，蘇皖凹凸棒石外表面積約為23m²/g)，決定了其具有良好的吸附性能。據已有文獻報道凹凸棒石是重金屬和有機物的強吸附材料，且處理費用僅為活性炭的5-10％，并且再生操作簡單，再生率高，屬于一種高效、經濟、環保類的非金屬類粘土礦物，具有廣闊應用前景。目前的文獻已經報道了凹凸棒石對污水COD的去除，去除率可高達90％以上，有的甚至達到100％，且再生率高，可重復使用，但將凹凸棒石應用于四環素化合物的吸附去除并未見報道。

發明內容

本發明的目的是提供一種經濟、高效的鋁改性凹凸棒石吸附劑吸附廢水中四環素的方法。