[發(fā)明專利]一種功能型綠色炭材料用于抗生素污染水體的治理方法

在審

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• 申請日: 2021-05-25
• 公開（公告）號: CN113120989A
• 公開（公告）日: 2021-07-16
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 張玉;魯瀟;樂文彩;劉青
• 申請（專利權(quán)）人: 中國電建集團江西省電力建設(shè)有限公司
• 主分類號: C02F1/28
• 分類號: C02F1/28;C02F1/72;B01J20/20;B01J20/30;B01J21/18;B01J37/08;B01J37/16;C02F101/34;C02F101/38
• 代理公司: 南昌市平凡知識產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所 36122
• 代理人: 歐陽沁

本發(fā)明一種功能型綠色炭材料用于抗生素污染水體的治理方法是將生物質(zhì)廢棄物碳化后，再用硼氫化鈉還原處理，得到功能型綠色炭材料的表面含有持久性的半醌自由基。本發(fā)明功能型綠色炭材料能吸附富集和催化氧化降解水體中的抗生素污染物，對抗生素污染物去除效率可達100%，去除效果顯著，對抗生素污染物具有吸附和催化氧化降解雙重功能。本發(fā)明治理方法簡單，pH適用范圍寬，成本低，耗時短，無需外加其他化學(xué)藥劑，不會對水體造成二次污染，處理效果顯著，在治理抗生素污染水體治理的同時，還實現(xiàn)了生物質(zhì)廢棄物資源化利用，為抗生素污染水體的治理提供了一種新思路，有很好的推廣應(yīng)用前景。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種功能型綠色炭材料用于抗生素污染水體的治理方法，具體屬于廢水處理技術(shù)領(lǐng)域。

背景技術(shù)

我國是生產(chǎn)和使用抗生素的第一大國，年產(chǎn)抗生素原料約21萬噸，自用18萬噸，其中48%用于醫(yī)治疾病，52%用于畜牧養(yǎng)殖業(yè)。近年來，自然水體中檢測出抗生素的相關(guān)消息絡(luò)繹不絕，長江流域中的西江流域、珠三角、東江流域等均為抗生素污染重災(zāi)區(qū)，抗生素污染成為公眾新的關(guān)注焦點。自然水體中抗生素的來源主要是規(guī)模化養(yǎng)殖場、醫(yī)院、抗生素生產(chǎn)企業(yè)和居民生活污水，其中規(guī)模化養(yǎng)殖場和醫(yī)院是水體中抗生素的主要源頭，這與抗生素的治療疾病和畜牧養(yǎng)殖兩大主要用途密切相關(guān)。

抗生素對環(huán)境中的微生物和具有相同或者類似靶器官低等生物具有毒害作用，且可通過生物富集進入食物鏈或者食物網(wǎng)中。抗生素對人體危害較大，會導(dǎo)致肝腎功能損傷，也會抑制人體骨骼造血功能，致人死亡。我國抗生素污染現(xiàn)狀較為嚴(yán)峻，但抗生素作為一種新興污染物，尚未得到足夠的重視。

針對水體中抗生素污染治理的研究較少，常見的抗生素處理方法主要有物理類的吸附和膜分離法、化學(xué)類的高級氧化技術(shù)以及生物類的人工濕地技術(shù)等，其中物理法是當(dāng)前技術(shù)相對成熟且得到廣泛應(yīng)用的處理方法，但膜分離技術(shù)需要定期對濾膜進行更換和清洗，耗能和成本過高。炭材料應(yīng)用于抗生素廢水治理方法有吸附法和高級氧化技術(shù)，具有較大比表面積的炭材料可用于抗生素的吸附，但該方法無法使抗生素污染物得到有效降解，而且富集污染物后的炭材料會變成更難處理的危廢。高級氧化技術(shù)中僅有金屬負載的炭材料或者金屬負載的炭納米材料（如NiFe-CNT）作為反應(yīng)催化材料，通過添加過氧化氫或者過硫酸鹽治理抗生素污染的相關(guān)研究，但是該材料制備方法復(fù)雜，受pH影響較大，需要外加化學(xué)藥劑，且金屬負載無法避免對水體的二次污染。無需外加化學(xué)藥劑和能源，直接使用無金屬負載的炭材料治理抗生素污染水體的方法尤其匱乏。因此，開發(fā)無金屬負載的炭材料對抗生素廢水治理成為一種新的途徑，作為環(huán)境友好型的功能型綠色炭材具有很好的應(yīng)用前景。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明針對上述存在的問題，提供一種功能型綠色炭材料用于抗生素污染水體的治理方法。

本發(fā)明一種功能型綠色炭材料用于抗生素污染水體的治理方法采用功能型綠色炭材料為催化劑，氧氣為氧化劑，吸附和氧化處理抗生素污染水體，達到治理廢水的目的；具體將功能型綠色炭材料加入到pH為3~11、濃度不高于50mg/L的抗生素污染水體中，先通過吸附富集水體中的抗生素污染物，同時活化水體中溶解的氧氣，產(chǎn)生的具有強氧化性的超氧自由基（?O₂^?）和羥基自由基（?OH）降解抗生素污染物；功能型綠色炭材料在抗生素污染水體中的用量為0.2 ~2.5g/L；

所述的功能型綠色炭材料：將生物質(zhì)廢棄物和葡萄糖按1~3∶2的質(zhì)量比混合均勻后，氮氣氛圍保護中，在800~1000℃溫度下碳化60~120分鐘，得到的炭材料再在質(zhì)量百分比濃度為10%~20%的硼氫化鈉水溶液中還原處理60~240分鐘后取出，并用清水沖洗晾干，得到功能型綠色炭材料。

所述的抗生素為磺胺類或四環(huán)素類抗生素。

所述的生物質(zhì)廢棄物是稻殼、秸稈或甘蔗渣中的一種。

本發(fā)明的有益效果：