[發明專利]一種去除四環素類物質的改性活性炭纖維棉的制備方法

在審

• 申請號: 201710420599.8
• 申請日: 2017-06-07
• 公開（公告）號: CN107051388A
• 公開（公告）日: 2017-08-18
• 發明（設計）人: 鄒東雷;劉雨知;關鶴達
• 申請（專利權）人: 吉林大學
• 主分類號: B01J20/20
• 分類號: B01J20/20;B01J20/28;B01J20/30;C02F1/28;C02F1/461;C02F1/70
• 代理公司: 長春吉大專利代理有限責任公司22201
• 代理人: 王壽珍

技術領域

本發明屬用于處理微污染水處理技術領域，尤其涉及一種去除四環素類抗生素的改性活性炭纖維棉的制備方法。

背景技術

抗生素已經廣泛的應用于人畜用藥、消毒、添加劑等和人們生活息息相關的產品中，其中尤以四環素類抗生素為主。四環素類抗生素在地表水中雖然濃度低但危害持久，會誘導病原體產生抗藥性，一旦人類感染此類病原體，后果不堪設想。因此，開發高效處理環境水體中四環素類抗生素廢水的材料或技術迫在眉睫。近年來，去除和降解水體中抗生素的方法主要有：吸附作用、脫氯作用、高級氧化法、光催化法和超聲催化法。據悉，由于抗生素對微生物去除的抑制作用，常規的生物處理技術不能完全降解和礦化抗生素。

活性炭纖維棉(Activated Carbon Fiber，ACF)是繼廣泛使用的粉末活性炭、顆粒活性炭之后的第三代新型吸附材料，它是由纖維為原料制成，具有比表面積大、孔徑適中、分布均勻、吸附速度快、雜質少等優點；被廣泛運用于水凈化、空氣凈化、航空、軍事、核工業、食品等行業，它的使用只是近20多年的事，世界上只有少數國家能夠生產。在工業上利用它的超強吸附能力去回收有機溶劑，凈化空氣，凈化用水。

本發明通過化學還原法對AFC進行改性，利用AFC具有的高比表面積、大量的負載靶位，把銀和納米鐵負載于AFC的纖維上或空隙中。研制的改性活性炭纖維棉(Modified Activated Carbon Fiber，MACF),優勢在于①繼承了AFC材料的高比表面積、豐富的孔隙結構特性。②具有了銀的高活性催化特性，③還具有微電解作用對難降解有機污染物中的N-N、C-N等化學鍵的破壞作用，納米鐵可與活性炭纖維或銀形成的腐蝕原電池，對四環素類污染物素中的N-N、C-N鍵的破壞作用。案例結果表明本發明的MACF確實對四環素類污染物素有良好的去除效果。

發明內容

本發明的目的在于提供一種去除四環素類物質的改性活性炭纖維棉的制備方法，利用改性活性炭纖維棉(MACF)的良好的吸附、還原性和微電解作用，可快速去除水體中的四環素類抗生素污染物。

本發明的技術方案是采用如下步驟：

一種去除四環素類物質的改性活性炭纖維棉的制備方法，包括以下步驟：

步驟一：將活性炭纖維棉放入超純水中浸泡過夜，再沖洗3次，清洗掉表面雜質，放入烘箱中60℃干燥后備用；

步驟二：將SDS溶解于超純水中，配制成2-3g/L的溶液；將AgNO₃粉末溶于上述SDS溶液中，SDS溶液體積與AgNO₃粉末質量比為30-50mL：1g；再在上述混合溶液中加入步驟一制作的活性炭纖維棉，活性炭纖維棉與AgNO₃的質量比為6:4.5-5.5，加入完畢后在恒溫震蕩箱中震蕩10min，轉速200r/min，使Ag⁺均勻分散于活性炭纖維棉孔隙中，再滴加入0.2mol/L的抗壞血酸于上述混合溶液中，其中AgNO₃與抗壞血酸的摩爾比以1:0.55-0.65，滴加完畢后在恒溫震蕩箱中震蕩120min，反應溫度40℃，轉速130r/min，使Ag⁺均勻緩慢還原于活性炭纖維棉孔隙中；

步驟三：把所述步驟二反應液用紗布過濾，得到前驅體為負載銀的活性炭纖維棉，并用超純水沖洗4-5次，再將FeSO₄·7H₂O溶解于4/1(v/v)乙醇/水混合溶液中，乙醇/水混合溶液體積與FeSO₄·7H₂O粉末質量比為100mL：0.8-1g，把負載銀的活性炭纖維棉放入其中，活性炭纖維棉與FeSO₄·7H₂O的質量比為6:8-9，加入完畢后在恒溫震蕩箱中震蕩10min，轉速130r/min，使Fe²⁺均勻分散于負載銀的活性炭纖維棉孔隙中，再將1mol/L的NaBH₄溶于上述混合溶液中，其中FeSO₄·7H₂O與NaBH₄的摩爾比以1:2.1-2.3為宜，滴加完畢后在恒溫震蕩箱中震蕩20min，轉速130r/min，使Fe²⁺均勻還原于負載銀的活性炭纖維棉孔隙；

步驟四：反應完成后，把步驟三中反應液用紗布過濾，得到的固體材料，用無水乙醇沖洗4-5次。最后在烘箱中50℃烘干，即制備出改性活性炭纖維棉，放入惰性氣體中儲存備用。