[發(fā)明專(zhuān)利]一種利用二維納米片層復(fù)合材料選擇性吸附去除水中四環(huán)素的方法

在審

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201711070367.0
• 申請(qǐng)日: 2017-11-03
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN107857328A
• 公開(kāi)（公告）日: 2018-03-30
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 馬玉龍;宋智;李聰兒;徐嫚;張聰
• 申請(qǐng)（專(zhuān)利權(quán)）人: 寧夏大學(xué)
• 主分類(lèi)號(hào): C02F1/28
• 分類(lèi)號(hào): C02F1/28;C02F101/38
• 代理公司: 廣州市一新專(zhuān)利商標(biāo)事務(wù)所有限公司44220
• 代理人: 張芳

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種利用復(fù)合材料選擇性吸附去除水中四環(huán)素的方法，尤其是涉及一種利用具有“三明治”結(jié)構(gòu)的二維納米片層復(fù)合材料選擇性吸附去除水中四環(huán)素的方法。

背景技術(shù)

抗生素是眾多抗菌藥物中的一類(lèi)，自誕生起，就廣泛應(yīng)用于人類(lèi)和動(dòng)物的疾病治療。近些年，抗生素在畜牧業(yè)中作為飼料添加劑被廣泛使用，主要用于預(yù)防和治療畜禽疾病。但在動(dòng)物消化吸收過(guò)程中，大多數(shù)抗生素不能在動(dòng)物的腸道中完全代謝，未經(jīng)代謝的抗生素隨動(dòng)物糞便和尿液排出體外，并進(jìn)入環(huán)境?？股啬軌蛞l(fā)微生物產(chǎn)生抗性基因，間接或直接威脅到人類(lèi)健康，已被確定為新出現(xiàn)的持久性有機(jī)污染物。

四環(huán)素是眾多抗生素中使用最為廣泛的一種，具有低成本和高抑菌活性等特點(diǎn)，廣泛用于畜類(lèi)疾病治療，作為飼料添加劑也被農(nóng)業(yè)部門(mén)大量使用。環(huán)境中殘留的四環(huán)素主要來(lái)源于制藥污水的排放以及畜牧業(yè)中未經(jīng)代謝而通過(guò)動(dòng)物糞便、尿液進(jìn)入環(huán)境的部分。目前，市政污水、地下水、土壤甚至飲用水中均檢測(cè)出了殘留四環(huán)素。四環(huán)素在水生和土壤環(huán)境中能夠持久存在，潛在的毒性作用，如對(duì)生物的毒性和四環(huán)素抗性基因的擴(kuò)散等，需要引起廣泛的關(guān)注，開(kāi)發(fā)低成本且高效去除方法已迫在眉睫。

由于四環(huán)素的抗菌特性，難以通過(guò)傳統(tǒng)生物處理技術(shù)實(shí)現(xiàn)四環(huán)素殘留的完全去除。因此，迫切需要開(kāi)發(fā)一種方便可靠的處理四環(huán)素殘留問(wèn)題的方法。近年來(lái)在清除四環(huán)素污染物方面已經(jīng)做了一些努力，包括傳統(tǒng)的絮凝沉淀、高級(jí)氧化和膜分離技術(shù)等。但是，上述方法在實(shí)踐中均暴露出了自身的缺陷，如操作成本過(guò)高、除去效率低下，引入其它污染物等，難以大規(guī)模推廣應(yīng)用。與此不同，吸附技術(shù)操作簡(jiǎn)單、效率高、成本低，在去除四環(huán)素的眾多技術(shù)中，被認(rèn)為是應(yīng)用最廣的技術(shù)之一。

吸附技術(shù)的關(guān)鍵在于開(kāi)發(fā)具有選擇吸附性的高效吸附劑。由于具有二維納米片層結(jié)構(gòu)的材料擁有其它材料無(wú)法比擬的獨(dú)特性質(zhì)，被廣泛應(yīng)用于傳感器、載體和吸附劑。近年來(lái)，合成具有不同性質(zhì)的二維納米片層結(jié)構(gòu)復(fù)合材料，以提供多個(gè)吸附位點(diǎn)，增強(qiáng)材料的表面積和吸附能力成為研究熱點(diǎn)。二維納米片層結(jié)構(gòu)的氧化石墨烯，具有優(yōu)異的親水性、高的比表面積、容易制備，表面包含大量的羥基、羧基和環(huán)氧基團(tuán)，這些特性使其能夠作為吸附劑被用于抗生素的去除。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的是克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種方法獨(dú)特、制備及操作過(guò)程簡(jiǎn)單、使用原料廉價(jià)易得，材料新穎，極大地提高了對(duì)水中四環(huán)素的吸附性能的一種利用具有“三明治”結(jié)構(gòu)的二維納米片層復(fù)合材料選擇性吸附去除水中四環(huán)素的方法。

為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采取如下的技術(shù)方案：

一種利用二維納米片層復(fù)合材料選擇性吸附去除水中四環(huán)素的方法，其特征在于：該方法為首先將ZIF-8原位生長(zhǎng)在二維納米片層結(jié)構(gòu)的GO上下表面，得到具有“三明治”結(jié)構(gòu)的二維納米片層ZIF-8/GO/ZIF-8復(fù)合材料，然后將制備好的10～100g ZIF-8/GO/ZIF-8復(fù)合材料粉末加入到四環(huán)素濃度為200～600mg/L的20～50L水中，在室溫、轉(zhuǎn)速110～130r/min攪拌條件下吸附24h即可；

所述具有“三明治”結(jié)構(gòu)的二維納米片層ZIF-8/GO/ZIF-8復(fù)合材料的制備方法為分別將1～3kg Zn(NO₃)₂·6H₂O粉末溶解在10～40L甲醇中，1～3kg 2-甲基咪唑粉末溶解在20～60L甲醇中，將兩種溶液混合的同時(shí)迅速加入10～30L水醇體積比為1:4的GO溶液，攪拌3～5h，在5000～10000rpm下離心5～10min，收集產(chǎn)物，重復(fù)上述離心步驟并用甲醇將產(chǎn)物洗滌3～5次，經(jīng)干燥后得到具有“三明治”結(jié)構(gòu)的二維納米片層ZIF-8/GO/ZIF-8復(fù)合材料；

所述水醇體積比為1:4的GO溶液的制備方法為將GO經(jīng)超聲分散成濃度為4～6g/L的水溶液，再用甲醇進(jìn)一步稀釋至GO濃度為0.8～1.2g/L，隨后超聲4～6h，最終形成水醇體積比為1:4的GO濃度為0.8～1.2g/L的溶液；

所述具有“三明治”結(jié)構(gòu)的二維納米片層ZIF-8/GO/ZIF-8復(fù)合材料粉末的粒度為40目；

所述甲醇的濃度為98％。

本發(fā)明有以下有益效果：