[发明专利]用于催化降解抗生素的亲水树脂及其制备方法和应用

说明书

本发明涉及一种用于催化降解抗生素的亲水树脂及其制备方法和应用，所述亲水树脂制备方法包括以下步骤：(1)制备纳米改性二氧化钛；(2)取纳米改性二氧化钛、苯乙烯单体、对苯乙烯磺酸钠单体，对苯乙烯羧酸钠单体、引发剂混合后于90～92℃反应3～5h，然后于95～96℃进行熟化20‑40min，得到聚苯乙烯树脂；(3)将聚苯乙烯树脂进行发泡，即得。本发明制备方法简单，处理效率高，处理时间短，显著缩短了抗生素的降解时间，降低了抗生素废水的处理成本，减少了对环境的污染；可有效催化降解废水中残留的抗生素，绿色环保，易于分离、回收，可循环使用，在抗生素废水的处理上有很好的应用前景。

技术领域

本发明涉及亲水树脂材料技术领域，具体涉及一种用于催化降解抗生素的亲水树脂及其制备方法和应用。

背景技术

抗生素是由细菌、霉菌或其他微生物在生活过程中所产生的具有抗病原体或其他生理活性的一类次生代谢有机物。抗生素被长期大量地用于人和动物的疾病治疗，在保障人类健康和促进畜牧业发展方面起到了重要作用。目前，全世界每年有超过万吨的抗生素类药物用于动物疾病预防和治疗。抗生素摄入后不能被畜禽完全吸收，而是有相当部分以原药或代谢产物的形式随粪便和尿液排入环境中。据统计，畜禽使用后的抗生素有25～75％以母体药物的形式排出体外，甚至可以高达90％和95％。这些抗生素通过施肥、医药废水排放等途径进入各种水体，进而污染土壤和沉积物。

抗生素被机体吸收后，少部分经过羟基化、裂解和葡萄糖醛酸化等代谢反应生成无活性的产物，而超过90％的以原形通过粪便和尿液排到体外，进入到水环境中。水环境污染与治理成为全社会关注的焦点话题，找到高效、经济、有针对性的处理含抗生素废水的对策是研究的重点和难点。因此，今后在抗生素废水治理中应结合抗生素废水水质水量变化的特点，积极研发针对性较强的抗生素废水治理新技术、新工艺，对加快资源节约型、环境友好型社会建设意义重大。

目前抗生素生产废水处理方法主要包括：物化法、化学法、生物法，其中生化预处理方法有水解酸化法、厌氧法，但是其中使高浓度的抗生素废水直接与预处理技术中的微生物相接触，其中有可能促进抗性基因的生长，而这些抗药菌、抗药基因以及未降解的抗生素随着处理后的废水及剩余污泥进入到环境中，可能会带来重大的安全隐患。

为了解决可能带来的安全隐患，去除抗生素残留以及生化处理可能导致的抗性基因等，目前通常采用在高温、强碱的作用下，高效、选择性地破坏抗生素的药效官能团，大幅度地降低抗生素的药效官能团，但是水解条件剧烈，需要在高温和强酸或强碱条件下进行反应，反应条件剧烈。另外由于抗生素类化合物分子尺寸较大，水处理常用的材料如活性炭对其吸附去除效果并不理想，因此，开发去除此类污染物的新技术新方法十分必要。研究发现，纳米材料特有的性能，如巨大的比表面积、可调控的孔径结构及可修饰的表面性质，本发明旨在开发一种对抗生素具有很强的吸附及降解能力的亲水树脂，不仅可克服传统材料吸附弱的特点，而且可操作性很强，利用含纳米催化剂的亲水树脂进行水体中抗生素的催化降解具有重要意义。

发明内容

针对现有技术的不足，本发明的一个目的在于，提供一种用于催化降解抗生素的亲水树脂，抗生素去除效率高，抗生素残留低，显著降低了抗生素生产废水的生物毒性；本发明的另一个目的在于，提供所述用于催化降解抗生素的亲水树脂的制备方法及其应用。

为实现上述技术目的，提供的技术方案为：

一种用于催化降解抗生素的亲水树脂的制备方法，包括下述步骤：

(1)将乙酸乙酯、四氯化钛以及正丙醇混合，搅拌5-15min，再加入N-(β-氨乙基-γ-氨丙基)甲基二甲氧基硅烷、烯丙基(二乙胺基)二甲基硅烷和司盘80，搅拌1～2小时，得到油相溶液；将十二烷基苯磺酸钠溶解于水中，搅拌5～15min，得到水相溶液；将所得油相溶液倒入水相溶液，搅拌反应12～24小时；反应结束后，将反应液离心分离，收集底部沉淀，将底部沉淀用水洗涤，干燥24～36小时后得到纳米改性二氧化钛；