[發(fā)明專利]一種處理抗生素廢水的MXene膜及其制備方法與應用

有效

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• 申請日: 2020-12-22
• 公開（公告）號: CN112744899B
• 公開（公告）日: 2022-11-01
• 發(fā)明（設計）人: 韓京龍;劉承斌;王愛杰;劉慧玲;姜雯麗
• 申請（專利權）人: 哈爾濱工業(yè)大學（深圳）
• 主分類號: C02F1/461
• 分類號: C02F1/461;C02F1/70
• 代理公司: 深圳市添源創(chuàng)鑫知識產權代理有限公司 44855
• 代理人: 覃迎峰

本發(fā)明公開了一種處理抗生素廢水的MXene膜及其制備方法與應用。屬于二維納米膜制備技術以及抗生素廢水處理領域。該應用包括以下幾個步驟：(1)將二維MXene膜放入電催化膜反應裝置，然后在進水側通入需要處理的抗生素廢水；(2)將步驟(1)的出水用高效液相色譜進行檢測。本發(fā)明的MXene電化學還原膜對氟苯尼考(FLO)、氯霉素(CAP)、甲砜霉素(TMP)、呋喃西林(NFZ)以及氧氟沙星(OFX)具有較高的去除率，并有效地消毒抗生素廢水的抗菌活性。相較于不施加電位的MXene膜分離系統(tǒng)，MXene電化學還原膜系統(tǒng)更加穩(wěn)定，MXene的使用壽命更長。

技術領域

本發(fā)明屬于納米膜及抗生素廢水處理領域，具體涉及一種處理抗生素廢水的MXene膜催化技術。

背景技術

大多數(shù)抗生素微溶于水，可生物降解性差，難以被傳統(tǒng)的廢水處理技術降解。為了有效消除抗生素抗菌活性，阻止抗性基因的傳播，亟待開發(fā)高效處理抗生素的新技術和新材料，并實現(xiàn)其經濟性、可控性以及穩(wěn)定性。

電化學還原法是指在能外加電場的作用下，在陰極直接或者間接地去除污染物或者降低污染物的毒性，通過電壓控制還原途徑和還原產物。在使用過程無需添加其他試劑，不會造成二次污染。電化學還原技術高效、可控且環(huán)境友好的特性使其在廢水處理過程中具有很大的潛在利用價值。然而電化學還原過程中，低濃度廢水的處理效率往往較低。而抗生素在環(huán)境中往往是ng～μg級別存在。膜過濾技術具有快速分離濃縮污染物，對環(huán)境影響小等優(yōu)點，已受到廣泛關注。然而，分離過程中膜污染問題會使得膜分離性能大大降低，能耗提升。此外，膜分離過程中產生的濃水處理也特別困難。因此，將電化學還原和膜分離技術結合不失為解決電化學低濃度廢水處理效率低，以及膜分離過程濃水處理困難的一個最佳方式。

近年來，二維MXene膜由于其制備方法簡單，親水性好，導電性強等優(yōu)點受到了廣泛的關注，在分離領域中展現(xiàn)出很大的應用潛力。

發(fā)明內容

為了改進MXene在水中易被氧化的缺點，實現(xiàn)MXene膜在水處理領域的突破，本發(fā)明的目的在于提供一種處理抗生素廢水的MXene膜催化技術，MXene膜在分離濃縮抗生素的同時作為陰極將抗生素在MXene膜表面被原位還原，消除抗生素濃水的抗菌活性。

本發(fā)明的目的通過以下技術方案實現(xiàn)。

首先，本發(fā)明提供了一種處理抗生素廢水的MXene膜催化方法，包括以下步驟：

(1)將二維MXene膜放入電催化膜反應裝置，然后在進水側通入需要處理的抗生素廢水；

(2)將步驟(1)的出水用高效液相色譜進行檢測。

優(yōu)選的方法包括以下步驟：

(1)將二維MXene膜放入電催化膜反應裝置中，在進水側加入抗生素以及背景電解質溶液；

(2)通過蠕動泵往反應系統(tǒng)中推入需要降解的抗生素溶液；

(3)使用電化學工作站對反應系統(tǒng)施加電壓；

(4)收集出水側滲透液，并用高效液相色譜檢測抗生素濃度。

優(yōu)選的，步驟(1)所述的MXene膜為平板膜，包括支撐層和功能層；所述的功能層為MXene形成的超薄致密膜，其的厚度約為50～800nm；

所述的支撐層可以材質可以為PTFE、PA、PVDF任意一種，優(yōu)選PVDF材質作為支撐層，優(yōu)選支撐層孔徑為μm。

優(yōu)選的，步驟(1)所述的二維MXene膜的制備方法，包括以下步驟：

(a)將MAX粉末加入塑料燒杯中，邊攪拌邊往塑料燒杯中緩慢滴加HF，攪拌刻蝕，離心清洗，干燥，得到MXene粉末；