一种用于抗生素吸附的生物质功能材料及其制备方法技术

一种用于抗生素吸附的生物质功能材料及其制备方法，该材料通过A/B/C组分协同、功能优化组合的方法制得。多酚结构的A组分柿单宁材料与大比表面积、多孔结构特征的B组分材料交联成基础生物质功能材料。通过不同的化学试剂，将基础生物质功能材料与不同的C组分材料发生化学反应，使基础生物质功能材料具有不同的功能，如磁性或凝胶态物理特性，满足不同环境要求。以此方法制备的生物质功能材料，在pH范围4

【技术实现步骤摘要】
一种用于抗生素吸附的生物质功能材料及其制备方法


[0001]本专利技术涉及农林固废资源的深加工及环境治理
，尤其涉及一种用于吸附抗生素的生物质功能材料及其制备方法。

技术介绍

[0002]植物多酚种类繁多，是植物体内的复杂酚类次生代谢物，具有多元酚结构，主要存在于植物的皮、根、叶、果中，在植物中的含量仅次于纤维素、半纤维素和木质素。目前广泛应用的植物多酚为柿单宁，在药用和材料环保领域都有一定使用。一些农林固废资源中的单宁含量高，如青柿落果、柿渣、茶叶渣、葡萄籽（皮）、苹果皮等。以柿固废资源为例，我国是柿子生产大国，2019年我国柿子产量为329万吨，以柿固废资源（疏青柿果、柿渣、柿皮等）约占总产量的10%来统计，就有32万吨的柿固废物可供利用。因此，对含有植物多酚的农林固废资源进行开发利用，其经济效益和社会意义重大。
[0003]抗生素污染已成为最令人担忧的健康威胁之一。在各种基质的水体中，沉积物和淤泥中经常发现四环素等抗生素，这导致对周围环境的污染，从而破坏了生态系统的平衡。目前最普遍的是光催化技术处理抗生素污染，但常规的光催化技术在实际应用中效果不甚理想，甚至可能在去除的过程中产生其他副产物。专利公开号为CN 110756168 A公布了一种改性生物炭吸附材料，成本较低，方便获得，但吸附效率低，残留较多无法去除；专利公开号为CN108339526B公布用于四环素类抗生素吸附的改性海藻酸钠吸附材料，虽然材料天然无公害，用途广泛，但吸附效率低，吸附时间过长；专利公开号为CN 111389374 A专利公开号为CN112604643 A，公布一种纳米双金属氧化物吸附剂，在pH为2
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3，对于高浓度含四环素废水中四环素的去除率达85%。然而依然存在着吸附材料适用范围窄、去除率不高等缺点。

技术实现思路

[0004]本专利技术所要解决的技术问题是提供一种生物质功能材料及其制作方法、以及用该材料处理抗生素污水去除率高达91.5%的方法。
[0005]为了解决该技术问题，首先，本专利提供功能特性互补、材料形态可调控、应用范围广的多组分生物质功能材料。该材料由A组分、B组分、C组分3类组分通过化学试剂、交联剂发生交联反应而制得；所述A组分以废弃柿渣、青柿中的一种为原料制得的含有15.0%
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25.0%柿单宁提取物粉体；所述B组分为生物炭材料或氮掺杂石墨烯材料；所述C组分为四氧化三铁，或者为碳酸钙和海藻酸钠两种按质量比1:1组成；A组分与B组分按照质量比1：1
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3通过化学交联反应形成基础生物质功能材料；再通过不同化学试剂和交联剂，将基础生物质功能材料与不同的C组分材料（和试剂）发生交联反应，使基础生物质功能材料具有磁性或凝胶态物理特性；所述基础生物质功能材料制备时发生交联反应，所述交联剂为乙二醛、戊二醛、甲醛水溶液中的一种，或N,N
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亚甲基双丙烯酰胺，质量用量为AB组分的1.0%
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5.0%；优选浓度为25.0%戊二醛作为交联剂；
所述基础生物质功能材料与C组分四氧化三铁纳米颗粒按照质量比3：1，基础生物质功能材料溶液与各试剂质量比为：与环己烷(98.0%)为10：1，与异丙醇（99.5%）为1:1，与正乙醇（95.0%）为20：1，与聚丙烯酸化学试剂比1:1，与交联剂25%戊二醛体积比为10：1；再次进行交联反应，得到磁性生物质功能材料；或者所述基础生物质功能材料与C组分碳酸钙与海藻酸钠按照质量比3:2～3:2.5，其中所述碳酸钙与海藻酸钠为质量比1:1；基础生物质功能材料溶液与各试剂比为：环己烷(98.0%)为10:1，甘油（97.0%）为20:1，葡糖酸内酯（99.0%）为20:1，与交联剂25%戊二醛体积比为10：1，再次进行交联反应，得到生物质功能材料；生物质功能材料的制备方法及使用方法按如下步骤进行：1、首先将A组分材料与B组分材料制备成基础生物质功能材料，包括如下步骤：（1）在常温下，将A组分材料按10.0～15.0g/L的浓度溶于水中形成A组分的水溶体系，将B组分材料按30.0～50.0g/L的浓度溶于水制成B组分的水溶体系；（2）将A组分水溶体系、B组分水溶体系按体积以1:1的比例混合，搅拌8～20h，按比例将交联剂加入上述混合水溶体系中，在40℃下搅拌8h，形成AB复合物的悬浮物体系；（3）用水洗涤AB复合物的悬浮水溶液并过滤，真空干燥，得到基础生物质功能材料，筛分后备用；所述制备步骤（1）、（2）中搅拌转速范围在300～1200转/分之间；所述制备步骤（2）中所述交联剂可采用乙二醛、戊二醛、甲醛水溶液中的一种，或N,N
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亚甲基双丙烯酰胺交联剂；质量用量按照AB组分的1.0%
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5.0%。
[0006]2、为方便回收利用，对制备的基础生物质功能材料材料进一步赋予磁性，形成磁性生物质功能材料，制备步骤如下：（1）将环己烷与正乙醇体积比11:5作为油相；将Fe3O4纳米颗粒与基础生物质功能材料质量比1:3的比例溶于水中，超声分散，加入浓度为25.0%的戊二醛作为水相；（2）按油水体积比为11:4混合，加入聚丙烯酸3～5g，搅拌制成反相悬浮分散体系；（3）恒温反应24h后，用浓度为99.0%的异丙醇洗去聚丙烯酸，后用去离子水冲洗，烘干、研磨，备用。
[0007]3、为增加基础生物质功能材料的凝胶态物理特性，形成凝胶态生物质功能材料，制备步骤如下：（1）将环己烷、甘油、葡糖酸内酯按体积比为11:5:5～11:7:7的比例配成油相体系；将基础生物质功能材料与海藻酸钠以质量比3:1的比例溶于水中形成水相体系；（2）将水相体系以体积比10:1的比例加入交联剂戊二醛（25%）溶液，经磁力搅拌，交联固化反应3～8h，与油相体系按照11:5～17:8的体积比例混合，得到悬浮液；（3）按照海藻酸钠与碳酸钙的质量比1:1的比例将碳酸钙粉末投入悬浮液中悬浮液与，超声分散 30 min，混合均匀，调节pH值4～8，静置30min，装入特定模具，形成凝胶态生物质功能材料。
[0008]4、本专利技术还提供一种生物质功能材料处理抗生素污水的方法，具体包括以下步骤：（1）称取所得生物质功能材料，分散于抗生素污水中；所述污水中抗生素水溶液的浓度为100ng/L～100mg/L；所述生物质功能材料和污水中抗生素的质量浓度比为0.2～
0.5:1；（2）在常温条件下，使用酸溶液或者碱溶液调节污水的pH值为4～10；（3）搅拌或者静置，使污水反应，实现生物质功能材料对抗生素污水的吸附处理。
[0009]所述生物质功能材料对污水中抗生素的去除率可以通过以下公式计算：制备步骤（2）中所述磁性生物质功能材料，直接投入到废水中，在吸附结束后通过磁石吸出。
[0010]制备步骤（3）中所述凝胶态生物质功能材料，通过模具将形状改变，投放入不同环境的污水中。
[0011]本专利技术的优点和特点本专利技术提供一种用于抗生素吸附的生物质功能材料及其制备方法，以及该材料处理抗生素的使用方法。该本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种用于抗生素吸附的生物质功能材料，其特征在于：A组分与B组分按照质量比1：1
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3：1通过化学交联反应形成基础生物质功能材料；所述A组分以废弃柿渣、青柿中的一种为原料制得的含有15.0%
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25.0%柿单宁提取物粉体；所述B组分为生物炭材料或氮掺杂石墨烯材料；将所述基础生物质功能材料与C组分四氧化三铁纳米颗粒按照质量比3：1，基础生物质功能材料溶液与各试剂质量比为：与98.0%环己烷为10：1，与99.5%异丙醇为1:1，与95.0%正乙醇为20：1，与聚丙烯酸化学试剂比1:1，与交联剂25%的戊二醛质量比为10：1，进行交联反应，得到磁性生物质功能材料；或者将所述基础生物质功能材料与C组分碳酸钙与海藻酸钠按照质量比3:2～3:2.5，所述碳酸钙与海藻酸钠为质量比1:1，基础生物质功能材料溶液与各试剂体积比为：98.0%环己烷为10:1，97.0%甘油为20:1，99.0%葡糖酸内酯为20:1，与交联剂25%戊二醛为10：1，进行交联反应，得到凝胶态生物质功能材料。2.按照权利要求1所述生物质功能材料的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：（1）将A组分材料按10～15g/L的浓度溶于水中形成A组分的水溶体系，将B组分材料按30～50g/L的浓度溶于水制成B组分的水溶体系；（2）将A组分水溶体系、B组分水溶体系按体积以1:1的比例混合，搅拌8～20h，将交联剂加入上述混合水溶体系中，在40℃下搅拌8h，形成AB复合物的悬浮物体系；（3）用水洗涤AB复合物的悬浮水溶液并过滤，真空干燥，筛分后得到基础生物质功能材料；所述制备步骤（1）、（2）中搅拌转速范围在300～1200转/分之间；所述制备步骤（2）中所述交联剂可采用乙二醛、戊二醛、甲醛水溶液中的一种，或N,N
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亚甲基双丙烯酰胺交联剂；质量用量按照AB组分的1.0%
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5.0%。3.按照权利要求2所述的制备方法，其特征在于：所述基础生物质功能材料通过C组分赋予磁性功能，进一步形成磁性生物质功能材料，制备步骤如下：（1）环己烷...

【专利技术属性】
技术研发人员：王仲民，刘松林，王亚军，周治德，李桂银，乔涛，黄志民，
申请(专利权)人：广西科学院，
类型：发明
国别省市：