[發(fā)明專利]一種用于抗生素吸附的生物質功能材料及其制備方法

有效

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• 申請日: 2022-02-21
• 公開（公告）號: CN114522672B
• 公開（公告）日: 2023-10-24
• 發(fā)明（設計）人: 王仲民;劉松林;王亞軍;周治德;李桂銀;喬濤;黃志民
• 申請（專利權）人: 廣西科學院
• 主分類號: B01J20/24
• 分類號: B01J20/24;B01J20/28;B01J20/30;C02F1/28;C02F101/38;C02F101/34
• 代理公司: 桂林市華杰專利商標事務所有限責任公司 45112
• 代理人: 周雯

一種用于抗生素吸附的生物質功能材料及其制備方法，該材料通過A/B/C組分協(xié)同、功能優(yōu)化組合的方法制得。多酚結構的A組分柿單寧材料與大比表面積、多孔結構特征的B組分材料交聯(lián)成基礎生物質功能材料。通過不同的化學試劑，將基礎生物質功能材料與不同的C組分材料發(fā)生化學反應，使基礎生物質功能材料具有不同的功能，如磁性或凝膠態(tài)物理特性，滿足不同環(huán)境要求。以此方法制備的生物質功能材料，在pH范圍4?10，對高濃度抗生素污水的去除率達到91.5%。該材料采用多種廢棄農(nóng)林固廢物做主料，成本低、綠色環(huán)保、吸附穩(wěn)定性好、無二次污染，在生態(tài)環(huán)境治理和保護領域應用前景廣闊。

技術領域

本發(fā)明涉及農(nóng)林固廢資源的深加工及環(huán)境治理技術領域，尤其涉及一種用于吸附抗生素的生物質功能材料及其制備方法。

背景技術

植物多酚種類繁多，是植物體內的復雜酚類次生代謝物，具有多元酚結構，主要存在于植物的皮、根、葉、果中，在植物中的含量僅次于纖維素、半纖維素和木質素。目前廣泛應用的植物多酚為柿單寧，在藥用和材料環(huán)保領域都有一定使用。一些農(nóng)林固廢資源中的單寧含量高，如青柿落果、柿渣、茶葉渣、葡萄籽（皮）、蘋果皮等。以柿固廢資源為例，我國是柿子生產(chǎn)大國，2019年我國柿子產(chǎn)量為329萬噸，以柿固廢資源（疏青柿果、柿渣、柿皮等）約占總產(chǎn)量的10%來統(tǒng)計，就有32萬噸的柿固廢物可供利用。因此，對含有植物多酚的農(nóng)林固廢資源進行開發(fā)利用，其經(jīng)濟效益和社會意義重大。

抗生素污染已成為最令人擔憂的健康威脅之一。在各種基質的水體中，沉積物和淤泥中經(jīng)常發(fā)現(xiàn)四環(huán)素等抗生素，這導致對周圍環(huán)境的污染，從而破壞了生態(tài)系統(tǒng)的平衡。目前最普遍的是光催化技術處理抗生素污染，但常規(guī)的光催化技術在實際應用中效果不甚理想，甚至可能在去除的過程中產(chǎn)生其他副產(chǎn)物。專利公開號為CN 110756168 A公布了一種改性生物炭吸附材料，成本較低，方便獲得，但吸附效率低，殘留較多無法去除；專利公開號為CN108339526B公布用于四環(huán)素類抗生素吸附的改性海藻酸鈉吸附材料，雖然材料天然無公害，用途廣泛，但吸附效率低，吸附時間過長；專利公開號為CN 111389374 A專利公開號為CN112604643 A，公布一種納米雙金屬氧化物吸附劑，在pH為2-3，對于高濃度含四環(huán)素廢水中四環(huán)素的去除率達85%。然而依然存在著吸附材料適用范圍窄、去除率不高等缺點。

發(fā)明內容

本發(fā)明所要解決的技術問題是提供一種生物質功能材料及其制作方法、以及用該材料處理抗生素污水去除率高達91.5%的方法。

為了解決該技術問題，首先，本專利提供功能特性互補、材料形態(tài)可調控、應用范圍廣的多組分生物質功能材料。該材料由A組分、B組分、C組分3類組分通過化學試劑、交聯(lián)劑發(fā)生交聯(lián)反應而制得；所述A組分以廢棄柿渣、青柿中的一種為原料制得的含有15.0%-25.0%柿單寧提取物粉體；所述B組分為生物炭材料或氮摻雜石墨烯材料；所述C組分為四氧化三鐵，或者為碳酸鈣和海藻酸鈉兩種按質量比1:1組成；

A組分與B組分按照質量比1：1-3通過化學交聯(lián)反應形成基礎生物質功能材料；再通過不同化學試劑和交聯(lián)劑，將基礎生物質功能材料與不同的C組分材料（和試劑）發(fā)生交聯(lián)反應，使基礎生物質功能材料具有磁性或凝膠態(tài)物理特性；

所述基礎生物質功能材料制備時發(fā)生交聯(lián)反應，所述交聯(lián)劑為乙二醛、戊二醛、甲醛水溶液中的一種，或N,N-亞甲基雙丙烯酰胺，質量用量為AB組分的1.0%-5.0%；優(yōu)選濃度為25.0%戊二醛作為交聯(lián)劑；

所述基礎生物質功能材料與C組分四氧化三鐵納米顆粒按照質量比3：1，基礎生物質功能材料溶液與各試劑質量比為：與環(huán)己烷(98.0%)為10：1，與異丙醇（99.5%）為1:1，與正乙醇（95.0%）為20：1，與聚丙烯酸化學試劑比1:1，與交聯(lián)劑25%戊二醛體積比為10：1；再次進行交聯(lián)反應，得到磁性生物質功能材料；