用于吸附去除水中抗生素的可再生废白土基活性炭的制备及使用方法技术

本发明专利技术提出一种用于吸附去除水中抗生素的可再生废白土基活性炭的制备及使用方法，属于水处理技术的应用领域。抗生素是一类广泛存在的水体污染物，不易降解且容易造成持久性的环境污染。进入人体内的抗生素会危害人体健康，甚至引发癌症。本发明专利技术采用热解的方法将废白土制备为废白土基活性炭吸附材料，其表面含有大量含氧官能团，能够快速高效地去除水中抗生素，对水体不产生二次污染。同时通过减压过滤或过滤，可以快速进行固液分离。该材料失活后可通过简单方法再生，具有多次应用的潜力。该技术中采用的原材料为废白土，来源广泛、价格低廉且实现了以废治废的目的，再生方法简单，没有化学品的添加，同时不会对环境造成二次污染。

Preparation and Application of Renewable Waste White Earth-based Activated Carbon for Adsorption and Removal of Antibiotics from Water

The invention provides a method for preparing and using renewable waste clay-based activated carbon for adsorbing and removing antibiotics in water, which belongs to the application field of water treatment technology. Antibiotics are a kind of widely existing water pollutants, which are not easy to degrade and cause persistent environmental pollution. Antibiotics entering the human body can endanger human health and even cause cancer. The invention adopts pyrolysis method to prepare waste clay as waste clay-based activated carbon adsorbing material. The surface of the waste clay contains a large number of oxygen-containing functional groups, which can quickly and efficiently remove antibiotics in water without secondary pollution to the water body. At the same time, solid-liquid separation can be carried out quickly through vacuum filtration or filtration. After deactivation, the material can be regenerated by a simple method and has the potential of multiple applications. The raw material used in this technology is waste clay, which is widely sourced, cheap and achieves the purpose of waste treatment. The regeneration method is simple, without adding chemicals, and will not cause secondary pollution to the environment.

【技术实现步骤摘要】
用于吸附去除水中抗生素的可再生废白土基活性炭的制备及使用方法
：本专利技术提出一种吸附去除水中抗生素的可再生废白土基活性炭的制备及使用方法，属于水处理技术的应用领域。利用该方法制备的废白土基活性炭，该材料失活后可通过简单方法再生，具有多次应用的潜力，由于其本身特有的物理化学性质以及大量含氧官能团的存在，能够有效去除水中抗生素。
技术介绍
：抗生素作为一种新型污染物广泛地出现在污水、土壤和地表水等多种环境介质中。抗生素主要包括喹诺酮类、大环内酯类、β-内酰胺类、四环素类和磺胺类。因具有较好的抑菌或杀菌功能，长期以来，抗生素被大量地用于人类的疾病治疗和作为生长促进剂喂养给动物。虽然抗生素在医学上有重要的应用，但抗生素在生物体内无法被完全吸收或代谢，导致其使用量的50%~90%直接排出体外，且其结构性质稳定，在环境中不易降解而容易造成持久性的环境污染。水体环境中抗生素的长期存在不仅破坏环境微生态系统，而且进入人体内的抗生素会危害人体健康，严重可能引发癌症。目前，不仅在德国和美国等发达国家的水和土壤中检测到抗生素残留物，同时在我国河流水、水库水、海水、地下水，甚至饮用水中都存在四环素类、磺胺类、喹诺酮类等抗生素不同程度的残留，抗生素已经成为我国乃至全球面临的重大环境问题之一。生物法等传统的污水处理技术不能根本上有效地去除水体中抗生素类污染物。高级氧化法具有成本高，生产高毒性代谢中间体的缺点。相比而言，吸附法作为一种常见的污水处理技术，低成本，过程和操作简单，经济高效，同时避免了高毒性代谢产物生成的风险。因此，吸附被认为是水处理技术中最有前途和最有效的抗生素去除方法之一。因此，有必要找到既具有低成本又具有高性能的新型吸附材料，其中废白土就是这样一种选择。废弃的副产品-废白土来源于粗制食用油的精制过程。由于有机物质的残留，除去附加油成分是废白土再利用的关键。目前，常用的萃取方法是使用溶剂和超临界二氧化碳萃取。目前有研究表明，通过水热合成法和在有氧环境下煅烧将废白土制备为炭吸附材料，能够吸附水中污染物。但水热法产量小，有氧煅烧会产生危害气体，对环境产生影响。将废白土在缺氧条件下高温热解产生的活性碳可以是用作水处理的有效吸附剂，能够进一步利用废弃的废白土资源，同时不会对环境产生危害。该专利技术提出的去除水中抗生素的废白土基活性炭的制备及使用方法，既能有效去除水中的抗生素，又满足以废治废的环保要求，目前该技术在水处理
未见报道。
技术实现思路
：本专利技术的目的是针对水中尤其是饮用水中抗生素污染物，提供一种性能高效且可再生的吸附材料。废白土基活性炭由于自身具有较多的含氧官能团和较大的比表面积，能够有效地吸附水中抗生素。本专利技术所涉及的去除水中抗生素的吸附材料的制备方法是：通过热解的方法将废白土制备为活性炭。首先将废白土进行不断烘干，然后在无氧气氛下进行热解，从而获得具有较强吸附能力的材料。本专利技术所涉及的去除水中抗生素的吸附材料的使用方法之一是：利用废白土基活性炭吸附去除水中抗生素。吸附完成后通过减压抽滤或过滤的方法快速完成固液分离，使得被抗生素污染的水体得到净化。本专利技术所涉及的去除水中抗生素的吸附材料的使用方法之二是：将失去吸附活性的废白土基活性炭利用热解的方法使吸附剂再生，即将吸附材料在无氧气氛下进行热解，得到再生的废白土基活性炭。本专利技术通过热解的方法制备出的吸附材料可用于去除饮用水和地下水等水体中含有的抗生素污染物。为实现如上所述目的，本专利技术现采用下述技术方案。废白土基活性炭通过如下技术方案制备：（1）将废白土在65～105℃条件下烘干12～72h；（2）通过研磨或粉碎控制粒径小于5.0mm；（3）将废白土颗粒放置于体系密闭或惰性气体保护（氮气或氩气）的无氧气氛和300～1200℃下热解0.5～4h，待温度低于100℃时取出，所得即为废白土基活性炭。废白土基活性炭去除抗生素的使用方法：遭受抗生素污染待净化的水体投加吸附材料，投加量在1～25g/L，之后充分混合均匀，使其吸附时间持续1～24h，吸附完成之后利用减压抽滤或过滤即可实现固液分离；或将材料填充为吸附柱，将受污染水体以0.5-6m/h的流速通过吸附柱。失去活性的废白土基活性炭通过再次热解的方法再生：（1）将废白土在65～105℃条件下烘干12～72h；（2）将干燥后的废白土颗粒放置于体系密闭或惰性气体保护（氮气或氩气）等无氧气氛和300～1200℃下热解0.5～4h，待温度低于100℃时取出，所得即为再生的废白土基活性炭。与现有技术相比，本专利技术具有如下突出的优点：（1）本专利技术涉及的活性炭的原材料为废白土，来源于植物油精制过程，来源广泛、价廉且有利于保护环境，能够达到以废治废的目的。（2）本专利技术使用在无氧的条件下对废白土进行热解的方法，该方法没有化学品的添加和二次污染，有利于保护环境。（3）本专利技术采用热解的方法制备的废白土基活性炭，其本身存在大量的含氧官能团，能够有效去除水中抗生素，去除率可达90%以上。具体实施方式：下面将结合具体实施例，对本专利技术的技术方案作详细说明，应理解这些实施例仅用于说明本专利技术而不用于限制本专利技术的范围，在阅读了本专利技术之后，本领域技术人员对本专利技术的各种等价形式的修改均落入本申请所附权利要求所限定的范围内。实施例1：废白土基活性炭的制备：将废白土取出部分放在105℃烘箱烘干24h，使用研钵研磨废白土至粒径小于0.150mm。将筛分的废白土颗粒放于真空管式炉中，通过在氮气氛围（150mL/min）和700℃下热解2h。待温度降低至30℃取出，此时得到的即为废白土基活性炭。应用于含抗生素水体吸附（以盐酸四环素为例）：配制500mL浓度为0.1mmol/L的盐酸四环素溶液，放置于锥形瓶中。称取上述吸附材料1g投放于锥形瓶中，使用磁力搅拌器不断搅拌使其混合均匀，并控制温度为25℃。混合吸附时间为2h，吸附结束后利用减压抽滤进行固液分离，测定吸附后溶液中盐酸四环素浓度，盐酸四环素去除率为90%。实施例2：废白土基活性炭的制备：将废白土取出部分放在105℃烘箱烘干24h，使用研钵研磨废白土至粒径小于0.150mm。将筛分的废白土颗粒放于真空管式炉中，通过在氮气氛围（200mL/min）和800℃下热解2h。待温度降低至30℃取出，此时得到的即为废白土基活性炭。应用于含抗生素水体吸附（以盐酸金霉素为例）：配制500mL浓度为0.1mmol/L的盐酸四环素溶液，放置于锥形瓶中。称取上述吸附材料2g投放于锥形瓶中，使用磁力搅拌器不断搅拌使其混合均匀，并控制温度为25℃。混合吸附时间为2h，吸附结束后利用减压抽滤进行固液分离，测定吸附后溶液中盐酸四环素浓度，盐酸四环素去除率为93%。实施例3：废白土基活性炭的再生：将失去吸附活性的废白土基活性炭取出部分放在105℃烘箱烘干24h。将烘干的废白土颗粒放于真空管式炉中，通过在氩气氛围（200mL/min）和700℃下热解2h。待温度降低至30℃取出，此时得到的即为再生的废白土基活性炭。应用于含抗生素水体吸附（以盐酸四环素为例）：配制500mL浓度为0.1mmol/L的盐酸四环素溶液，放置于锥形瓶中。称取上述吸附材料1g投放于锥形瓶中，使用磁力搅拌器不断搅拌使其混合均匀，并控制温度为25℃。混合吸附时间为6h，吸附本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.用于吸附去除水中抗生素的可再生废白土基活性炭的制备及使用方法，其特征在于，采用无氧热解方式将废白土制备得到废白土基活性炭，用于水中抗生素的吸附去除，吸附完成以后，利用减压抽滤或过滤即可实现固液分离，材料失去活性后可多次再生，再生后的材料可以被重复利用。

【技术特征摘要】
1.用于吸附去除水中抗生素的可再生废白土基活性炭的制备及使用方法，其特征在于，采用无氧热解方式将废白土制备得到废白土基活性炭，用于水中抗生素的吸附去除，吸附完成以后，利用减压抽滤或过滤即可实现固液分离，材料失去活性后可多次再生，再生后的材料可以被重复利用。2.根据权利要求1所述的用于吸附去除水中抗生素的可再生废白土基活性炭的制备方法及使用方法，吸附去除的抗生素包括喹诺酮类、大环内酯类、β-内酰胺类、四环素类和磺胺类；所述的废白土来源于植物油精制过程。3.根据权利要求1所述的可再生废白土基活性炭的制备方法，所述的废白土基活性炭是采用如下步骤制备：（1）将废白土在65～105℃条件下烘干12～72h；（2）通过研磨或粉碎控制粒径小于5.0mm；（3）将废白土颗粒放置于无氧气氛和高温下热解0.5～4h，待温度低于100℃时取出，所得即为废白土基活性炭。4.根据权利要求1所述无氧热解方式，其热解温度为300～1200℃，...

【专利技术属性】
技术研发人员：万东锦，刘永德，陈兆辉，吴来荣，陈瑶，张健，赵娜，
申请(专利权)人：河南工业大学，
类型：发明
国别省市：河南,41