[发明专利]一种羧基化榕树气生根纤维吸附剂及其制备方法与应用

说明书

本发明公开了一种羧基化榕树气生根纤维吸附剂及其制备方法与应用。该方法包括：将榕树气生根洗涤，烘干，粉碎，过筛得到预处理的纤维；将预处理的纤维加入柠檬酸溶液中，混匀，加热，过滤，洗涤，烘干得到所述羧基化榕树气生根纤维吸附剂。所述制备方法，采用的原料榕树气生根廉价易得、绿色环保，且制备过程中不需要高温条件，安全性较高，同时材料未经过碳化，其产率也相对较高。采用该吸附剂吸附水中环丙沙星时，具有环境友好、操作简便、成本低廉及吸附效率高等优点。该吸附剂含有大量羧基表面官能团，其能增强与环丙沙星分子的有效结合并产生强静电相互作用，能有效地吸附去除水体中的新兴污染物环丙沙星，还适用于水中其他污染物的去除。

技术领域

本发明属于水污染控制技术领域，具体涉及一种羧基化榕树气生根纤维吸附剂及其制备方法与应用。

背景技术

抗生素广泛用于医疗健康与畜禽养殖以杀灭细菌、预防感染的同时，也作为一种新兴污染物，因为其难降解、易残留的缘故也引起了不容忽视的环境问题。环丙沙星(CIP)是第三代氟喹诺酮类抗生素，因其具有高稳定性和强抗菌作用，是中国使用最普遍的抗生素之一，经常在家畜排泄物、土壤和水中被检测到。因为抗生素对水生光合生物有急性和慢性毒性作用、对本土微生物群体有破坏作用以及对抗性基因会产生诱导和传播等影响，因此环境中残留的环丙沙星会对生态环境和人类健康构成严重威胁。

目前，抗生素的控制技术包括物理吸附法、化学处理法和微生物处理法这三大类。微生物处理法易受环境影响，处理效果不够好，且会诱导出抗性基因，潜在危害巨大；化学法对于大规模抗生素废水的处理还是存在成本高、效率低等问题，而且化学法难以彻底降解抗生素，降解产物难以定性，降解产物又具有潜在的环境及健康危害性；物理吸附法操作简单，越来越多研究者关注低成本、高效率的吸附材料的制备，因此对于吸附材料的选取、改性技术以及吸附机理的研究不断增多，对于吸附去除抗生素的研究在逐步深入，由此可见，吸附法对于去除水体中抗生素有广阔的应用前景和深远的研究意义。

中国每年产生大量的植物纤维原料亟待回收利用，废弃植物纤维由于其高丰度和可生物降解特性而作为吸附剂备受关注，目前，已被开发的植物纤维吸附剂种类繁多，包括秸秆、木屑、稻壳和玉米芯等。纤维素是以β-1,4糖苷键连接基本单元β-D-吡喃葡萄糖后形成的线性大分子，其上含有大量的羟基可用于改性，提高其吸附性能。化学改性和物理碳化被广泛用于提高植物纤维对污染物的吸附性能，然而改性剂价格昂贵、甚至有毒有害，改性过程操作复杂以及高温反应有一定的潜在风险都是亟待改进的现实问题，否则将阻碍其推广应用。

榕树是一种具有特征性气生根系统的用于城市绿化的植物，其气生根在辅助呼吸，吸收营养和支撑植物体方面起着重要作用，这意味着它们具有丰富的空腔和通道，能够提供大的比表面积和出色的吸附性能。通过对比研究桉木浆、桔皮、柚皮及榕树气生根几种植物纤维的吸附行为，发现榕树气生根具有更加优异的吸附性能。具有发达气生根系统的榕树在华南地区十分常见，但是尚未有将榕树气生根改性制备成吸附剂并用于水中抗生素去除的研究。

发明内容

为了克服现有技术存在的上述不足，本发明的目的是提供一种羧基化榕树气生根纤维吸附剂及其制备方法与应用。

本发明提供的一种羧基化榕树气生根纤维吸附剂及其制备方法与应用，能够解决生物、化学处理法潜在危害大，传统吸附剂制备复杂、成本高昂且安全性低以及废弃植物纤维的资源浪费等问题。所述提供羧基化榕树气生根纤维吸附剂能够应用于吸附去除水中的环丙沙星。

本发明的目的至少通过如下技术方案之一实现。

本发明提供了一种羧基化榕树气生根纤维吸附剂及其制备方法与其应用在去除水中环丙沙星的方法。所述制备方法包括：将柠檬酸溶液(citric acid，CA)和机械预处理的榕树气生根(banyan aerial root，BAR)纤维混合均匀，此处的柠檬酸溶液作为改性溶液，将混合物(柠檬酸溶液和榕树气生根的混合物)置于蓝盖试剂瓶中在加热，自然冷却，洗涤，干燥，得到所述羧基化榕树气生根纤维。