[發明專利]用于催化降解抗生素的親水樹脂及其制備方法和應用

有效

• 申請號: 202010219706.2
• 申請日: 2020-03-25
• 公開（公告）號: CN111995789B
• 公開（公告）日: 2022-09-27
• 發明（設計）人: 李強;夏東升;孫磊;葉宇軒
• 申請（專利權）人: 武漢紡織大學
• 主分類號: C08J9/14
• 分類號: C08J9/14;C08F212/14;C08F212/08;C08K9/06;C08K9/04;C08K7/24;C02F1/30;B01J31/06;B01J31/38;B01J35/00;C01G23/08;C02F101/30
• 代理公司: 武漢泰山北斗專利代理事務所(特殊普通合伙) 42250
• 代理人: 董佳佳

本發明涉及一種用于催化降解抗生素的親水樹脂及其制備方法和應用，所述親水樹脂制備方法包括以下步驟：(1)制備納米改性二氧化鈦；(2)取納米改性二氧化鈦、苯乙烯單體、對苯乙烯磺酸鈉單體，對苯乙烯羧酸鈉單體、引發劑混合后于90～92℃反應3～5h，然后于95～96℃進行熟化20?40min，得到聚苯乙烯樹脂；(3)將聚苯乙烯樹脂進行發泡，即得。本發明制備方法簡單，處理效率高，處理時間短，顯著縮短了抗生素的降解時間，降低了抗生素廢水的處理成本，減少了對環境的污染；可有效催化降解廢水中殘留的抗生素，綠色環保，易于分離、回收，可循環使用，在抗生素廢水的處理上有很好的應用前景。

技術領域

本發明涉及親水樹脂材料技術領域，具體涉及一種用于催化降解抗生素的親水樹脂及其制備方法和應用。

背景技術

抗生素是由細菌、霉菌或其他微生物在生活過程中所產生的具有抗病原體或其他生理活性的一類次生代謝有機物。抗生素被長期大量地用于人和動物的疾病治療，在保障人類健康和促進畜牧業發展方面起到了重要作用。目前，全世界每年有超過萬噸的抗生素類藥物用于動物疾病預防和治療。抗生素攝入后不能被畜禽完全吸收，而是有相當部分以原藥或代謝產物的形式隨糞便和尿液排入環境中。據統計，畜禽使用后的抗生素有25～75％以母體藥物的形式排出體外，甚至可以高達90％和95％。這些抗生素通過施肥、醫藥廢水排放等途徑進入各種水體，進而污染土壤和沉積物。

抗生素被機體吸收后，少部分經過羥基化、裂解和葡萄糖醛酸化等代謝反應生成無活性的產物，而超過90％的以原形通過糞便和尿液排到體外，進入到水環境中。水環境污染與治理成為全社會關注的焦點話題，找到高效、經濟、有針對性的處理含抗生素廢水的對策是研究的重點和難點。因此，今后在抗生素廢水治理中應結合抗生素廢水水質水量變化的特點，積極研發針對性較強的抗生素廢水治理新技術、新工藝，對加快資源節約型、環境友好型社會建設意義重大。

目前抗生素生產廢水處理方法主要包括：物化法、化學法、生物法，其中生化預處理方法有水解酸化法、厭氧法，但是其中使高濃度的抗生素廢水直接與預處理技術中的微生物相接觸，其中有可能促進抗性基因的生長，而這些抗藥菌、抗藥基因以及未降解的抗生素隨著處理后的廢水及剩余污泥進入到環境中，可能會帶來重大的安全隱患。

為了解決可能帶來的安全隱患，去除抗生素殘留以及生化處理可能導致的抗性基因等，目前通常采用在高溫、強堿的作用下，高效、選擇性地破壞抗生素的藥效官能團，大幅度地降低抗生素的藥效官能團，但是水解條件劇烈，需要在高溫和強酸或強堿條件下進行反應，反應條件劇烈。另外由于抗生素類化合物分子尺寸較大，水處理常用的材料如活性炭對其吸附去除效果并不理想，因此，開發去除此類污染物的新技術新方法十分必要。研究發現，納米材料特有的性能，如巨大的比表面積、可調控的孔徑結構及可修飾的表面性質，本發明旨在開發一種對抗生素具有很強的吸附及降解能力的親水樹脂，不僅可克服傳統材料吸附弱的特點，而且可操作性很強，利用含納米催化劑的親水樹脂進行水體中抗生素的催化降解具有重要意義。

發明內容

針對現有技術的不足，本發明的一個目的在于，提供一種用于催化降解抗生素的親水樹脂，抗生素去除效率高，抗生素殘留低，顯著降低了抗生素生產廢水的生物毒性；本發明的另一個目的在于，提供所述用于催化降解抗生素的親水樹脂的制備方法及其應用。

為實現上述技術目的，提供的技術方案為：

一種用于催化降解抗生素的親水樹脂的制備方法，包括下述步驟：

(1)將乙酸乙酯、四氯化鈦以及正丙醇混合，攪拌5-15min，再加入N-(β-氨乙基-γ-氨丙基)甲基二甲氧基硅烷、烯丙基(二乙胺基)二甲基硅烷和司盤80，攪拌1～2小時，得到油相溶液；將十二烷基苯磺酸鈉溶解于水中，攪拌5～15min，得到水相溶液；將所得油相溶液倒入水相溶液，攪拌反應12～24小時；反應結束后，將反應液離心分離，收集底部沉淀，將底部沉淀用水洗滌，干燥24～36小時后得到納米改性二氧化鈦；