[發明專利]造紙污泥基生物炭在去除水體中抗生素或重金屬與抗生素的應用

在審

• 申請號: 201710740568.0
• 申請日: 2017-08-25
• 公開（公告）號: CN107686142A
• 公開（公告）日: 2018-02-13
• 發明（設計）人: 林云琴;蔣碧妮;曾林濤;伍裕斌;羅毅丹;孫瑞陽;吳全連;肖碩;唐苑君
• 申請（專利權）人: 華南農業大學
• 主分類號: C02F1/28
• 分類號: C02F1/28;C02F103/20;C02F101/20;C02F101/30;C02F101/38
• 代理公司: 廣州市華學知識產權代理有限公司44245
• 代理人: 崔紅麗,裘暉

技術領域

本發明屬于生物質處理技術和水處理技術領域，具體涉及一種造紙污泥基生物炭在去除水體中抗生素或重金屬與抗生素的應用。

背景技術

畜禽養殖業集約化、規模化和機械化進程地不斷加快，促使其產生的畜禽糞尿、畜禽污水中重金屬/抗生素的污染成為了亟待解決的一大環境問題。大量研究證明，生物炭作為一種含高度磷酸酯化和芳香化結構的新型環境功能材料，在去除土壤/沉積物、好氧廢水環境中的重金屬/抗生素的功效上表現出了顯著的優越性。

文獻“造紙污泥活性生物質炭的制備及表征”，以造紙污泥為原料，在中溫(550℃)完全厭氧條件下制備生物炭，并對生物炭進行活化改性，用于吸附水中Pb(Ⅱ)，說明以造紙污泥為原材料的生物炭，在去除重金屬污染上有潛在應用價值。但這一文獻只涉及單種污染物Pb(Ⅱ)的吸附，并未涉及造紙污泥生物炭對多種重金屬的復合污染的吸附效果，而且沒有涉及其在有機污染治理中的應用。在文獻“生物質炭對水和土壤中重金屬/抗生素的吸附固持作用”中，玉米和小麥制備的生物炭對土霉素和銅表現出了強吸附能力，但該文獻只涉及四環素類抗生素的去除，未提及對畜禽污水中廣泛存在的磺胺類和大環內脂類抗生素污染物的吸附能力，重金屬也只研究了Cu，未涉及Cu/Zn/As的復合污染。為研制出吸附能力更強、應用范圍更廣的生物炭，結合第一篇文獻中以造紙污泥為原材料制炭的優越性，在高溫(750℃)、限氧條件下制備造紙污泥基生物炭，并將其應用在重金屬和抗生素復合污染的去除上，還未曾有報道。

發明內容

為了克服現有技術的缺點與不足，本發明的目的在于提供一種造紙污泥基生物炭在去除水體中抗生素或重金屬與抗生素的應用。

該生物炭能高效吸附水體中Cu、Zn、As、SDM、TYL和ROX的復合污染物。

本發明的目的通過下述技術方案實現：

本發明提供一種造紙污泥基生物炭在去除水體中抗生素或重金屬與抗生素的應用。

所述的水體為含抗生素或重金屬與抗生素復合污染物的水體。

一種高效去除水體中抗生素或重金屬與抗生素的方法，是將造紙污泥基生物炭投加到含抗生素或重金屬與抗生素的水體中實現的，包括如下步驟：

A、含抗生素或重金屬與抗生素的水體的配制：在用配制好的背景溶液中加入抗生素或重金屬與抗生素，得到混合溶液，在調節混合溶液的pH，得到含抗生素或重金屬與抗生素的水體；

B、將造紙污泥基生物炭投加步驟A中制備得到的含抗生素或重金屬與抗生素的水體中進行振蕩吸附。

步驟A中所述的重金屬為銅(Cu)、鋅(Zn)、砷(As)；

步驟A中所述的抗生素為磺胺二甲嘧啶(SDM)、泰樂菌素(TYL)、羅紅霉素(ROX)，其中SDM和TYL、ROX的內標物分別是磺胺嘧啶和咖啡因；

步驟A中所述的背景溶液為0.01～0.05M的硝酸鈉或硝酸鉀溶液；優選是采用0.01M的硝酸鈉溶液；

所述的Cu、Zn、As、SDM、TYL和ROX的濃度分別為5～20、20～80、1～2、1～10、1～10和0.1～0.5mg/L；優選Cu、Zn、As、SDM、TYL和ROX的濃度分別是10、50、1.5、9、5、0.3mg/L；

步驟A中所述的混合溶液的pH值調節至5～7；優選是將pH值調節至6±0.1；

步驟B中所述的造紙污泥基生物炭的投加量為5～10g/L；優選為5g/L；

步驟B中所述的振蕩吸附的時間為12～48h；優選是采用24h；

所述的造紙污泥基生物炭的制備方法，包括如下步驟：

以造紙污泥為原材料，自然風干過目后，限氧慢速熱解炭化，制得造紙污泥基生物炭。

所述的過目為過40～100目；優選的目數是60目；

所述的限氧慢速熱解炭化的條件為采用限氧并以10～15℃/min的慢速升溫至700～800℃進行熱解炭化2～3h；優選為采用兩層錫箔紙包裹坩堝營造限氧環境并以10℃/min的慢速升溫至750℃進行熱解炭化2h。

所述的抗生素的檢測條件如下：采用超高相液質聯用(ACQUITY UPLC-MS)的檢測：

色譜條件：ACQUITY UPLC BEH C18(1.7μm，2.1×50mm Column)；柱溫：40℃；進樣體積：5μL；流速：0.400mL/min；流動相A：0.1％的甲酸溶液，流動相B：0.1％甲酸的乙腈溶液；