[发明专利]一种利用改性竹炭去除水体中磺胺甲恶唑的方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种利用改性竹炭去除水体中磺胺甲恶唑的方法，属于水处理技术领域。

背景技术

磺胺甲恶唑类抗生素是一种广谱抗生素，对大多数细菌都有抑制作用，广泛应用于畜禽养殖业中。大部分的磺胺甲恶唑不能完全被生物体吸收，而是以母体化合物或代谢物形式进入水体环境和土壤环境中，这些残留于水体中的抗生素会对生物造成威胁，诱发微生物产生抗药性和抗性基因。因此，对含磺胺甲恶唑的养殖水体、水源水体进行处理非常必要，已成为研究热点之一。

利用填料的吸附能力吸附去除水体中污染物的方法是水处理工艺中的常见方法之一，具有效率高、能耗低等优点。申请公布号为CN 103304092 A的中国专利公开了一种负载金属氧化物活性炭用于去除养猪废水抗生素的方法，以活性炭作为吸附剂，使抗生素在活性炭表面富集，其负载的金属氧化物作为催化剂，与臭氧发生反应从而达到去除抗生素的目的。从载体的选择上来看，上述专利采用的是煤质活性炭，价格较高且属于不可再生资源，同时其孔径较小，为中孔结构，无法为金属氧化物提供更多的负载点位，限制了金属氧化物的负载量。从吸附工艺上来看，上述专利主要依靠活性炭的吸附能力，而负载的金属氧化物主要作为催化剂与后续提供的臭氧发生反应。

我国有着丰富的竹资源，竹林面积约484万公顷，每年竹材的种植面积约12.6万公顷。现阶段，竹子多用于竹制品加工并产生大量的竹加工废弃物。为使竹材下脚料等废物的再利用，人们将竹材加工的下脚料高温热解制成竹炭，竹炭价格低廉且可再生。竹材作为一种多孔介质材料，热解后形成的竹炭具有较高的孔隙度，其孔隙包括大孔、中孔和微孔，相比于微孔结构为主活性炭来说，竹炭孔隙结构中直径大于50 nm的大孔占有绝对优势，而中孔和微孔不占优势，其孔径分布和传统活性炭存在着显著差别。采用超声对竹炭内部空隙进行空化清理后，可进一步提高竹炭的孔径和孔容，提高竹炭的负载容量。然而，对于抗生素废水来说，竹炭的吸附效果较差。通过一定的方法对竹炭表面进行改性，有利于提高吸附效率，进一步拓展竹炭的应用。

申请公布号为CN 102951628 A的专利公布了一种金属或金属氧化物覆载竹炭，目的在于为各式绿能材料提供一种导电碳材。其制备方法为以无机酸对粉末竹炭进行表面改质处理，以多元醇法将金属盐(Al、Ni、Cu、Ag、Au、Pd)还原，于其表面进行金属或者金属氧化物覆。上述专利目的在于在提高竹炭导电性，为各式绿能材料提供一种导电碳材，因此对于抗生素废水并不能起到很好的去除作用。

发明内容

本发明的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种成本低、工艺简单高效的利用改性竹炭去除水体中磺胺甲恶唑的方法。

本发明的目的可以通过以下技术方案来实现：

一种利用改性竹炭去除水体中磺胺甲恶唑的方法，将竹炭依次通过粉碎、超声处理、浸渍法负载铁氧化物及冷冻干燥后，得到改性竹炭，将改性竹炭作为填料或吸附剂吸附去除水体中磺胺甲恶唑。

将竹炭粉碎后，过筛，取粒径在10-20目之间的颗粒竹炭，并经酸洗，去离子水水洗和烘干。

超声处理是将竹炭与蒸馏水以料液比0.1-0.3g/mL的比例混合，采用超声破碎仪对竹炭进行处理，超声强度为10-20W，超声时间为10-30min。

浸渍法负载铁氧化物具体为：采用硝酸铁溶液与竹炭混合，室温下静置24-36h，之后60℃6下进行旋转蒸发12h，冷却到室温后用去离子水进行水洗，其中硝酸铁溶液浓度为0.5-2g/mL，硝酸铁溶液与竹炭的比例关系为1.0-2.0mL：0.5-2.0g。

改性竹炭作为吸附剂吸附去除水体中磺胺甲恶唑时，进行振荡处理，其转速为200-300 r/min。

改性竹炭作为吸附剂吸附去除水体中磺胺甲恶唑时，吸附温度为20-30℃，吸附时间为6-24h。

将改性竹炭作为填料或吸附剂吸附去除水体中磺胺甲恶唑时，水体中磺胺甲恶唑初始浓度为1-50mg/L，颗粒竹炭与含磺胺甲恶唑的水体的质量比为1∶50-1∶2500。

改性竹炭作为吸附剂吸附去除水体中磺胺甲恶唑后，采用离心的方法将废水与颗粒竹炭进行分离。

采用的竹炭为市售竹炭。

与现有技术相比，本发明具有以下的优点和有益效果：