利用膨脹石墨吸附劑去除水體中抗生素-磺胺嘧啶的方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種利用膨脹石墨吸附劑去除水體中抗生素?磺胺嘧啶的方法，按照一定的投加量將膨脹石墨投入一定濃度的磺胺嘧啶溶液中，于設(shè)定溫度下下振蕩吸附12h，結(jié)束后過(guò)濾，并測(cè)定吸附后液體中磺胺嘧啶濃度，計(jì)算出吸附劑的吸附容量。使用膨脹石墨吸附劑，吸附容量最大可以達(dá)到14.168mg/g，同時(shí)還具備去除穩(wěn)定、耐腐蝕、耐熱和無(wú)毒等優(yōu)勢(shì)。此吸附劑制備工藝簡(jiǎn)單、價(jià)格低廉、能耗低，具有非常好的應(yīng)用前景。
【專利說(shuō)明】
利用膨脹石墨吸附劑去除水體中抗生素-磺胺嘧啶的方法
技術(shù)領(lǐng)域
[0001] 本發(fā)明涉及一種污染水體處理方法，特別是涉及一種去除水體中抗生素的方法， 應(yīng)用于廢水抗生素污染處理技術(shù)領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0002] 抗生素是日常生活中接觸最為頻繁、使用最大的化學(xué)品之一。我國(guó)存在十分嚴(yán)重 的抗生素濫用的問(wèn)題，2013年，我國(guó)抗生素使用總量約16.2萬(wàn)噸，其中獸用抗生素占一半以 上。但大部分抗生素不能完全被機(jī)體吸收，約60~90%抗生素以其原型排出體外，進(jìn)入環(huán)境。 在自然水體和飲用水中已經(jīng)檢測(cè)到高濃度的抗生素物質(zhì)，由于抗生素難以降解，長(zhǎng)期滯留 于水體內(nèi)，嚴(yán)重危害飲用水質(zhì)，更大的威脅在于抗生素的耐藥性以及帶來(lái)的重大公共衛(wèi)生 問(wèn)題。此外抗生素抑制微生物生存，或轉(zhuǎn)化成有毒物質(zhì)污染土壤，造成巨大的環(huán)境污染。因 此去除水體中的抗生素污染意義重大。
[0003] 目前，水體中抗生素污染的主要的處理手段有化學(xué)氧化法、生物法和吸附法。化學(xué) 氧化法去除效率高，但運(yùn)行成本高，同時(shí)在處理之后會(huì)產(chǎn)生大量的難易降解的中間產(chǎn)物，造 成了二次污染物的產(chǎn)生。生物法運(yùn)行成本低，但去除效果不穩(wěn)定，易受到溫度、溶解氧、pH等 外界因素的影響，從而導(dǎo)致出水不能達(dá)標(biāo)。而吸附法具有占地面積小、操作方便、適用性廣 和經(jīng)濟(jì)成本低等優(yōu)勢(shì)，是一種具有應(yīng)用潛力的去除抗生素污染的方法。其關(guān)鍵是找到一種 合適的吸附劑。
[0004] 膨脹石墨(EG)是一種新型的吸附材料，在結(jié)構(gòu)上疏松多孔，形似蠕蟲，又稱蠕蟲石 墨。由于以上特點(diǎn)，膨脹石墨主要對(duì)非極性大分子有較好的吸附能力，特別是從極性分子中 吸附分離非極性分子的能力較強(qiáng)。此外膨脹石墨因具備性質(zhì)穩(wěn)定、比表面積高、分散性好、 價(jià)格低廉等顯著優(yōu)勢(shì)，能實(shí)現(xiàn)對(duì)重油、二甲苯、亞甲基藍(lán)、甲醛、丙酮、乙酸丁酯、甲酸、乙酸 等小分子物質(zhì)的有效吸附，在環(huán)境保護(hù)領(lǐng)域有著廣泛的應(yīng)用，但將膨脹石墨作為吸附劑來(lái) 去除水體中的磺胺嘧啶還未見(jiàn)報(bào)道。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005] 為了解決現(xiàn)有技術(shù)問(wèn)題，本發(fā)明的目的在于克服已有技術(shù)存在的不足，提供一種 利用膨脹石墨吸附劑去除水體中抗生素-磺胺嘧啶的方法，能有效地去除水體中的磺胺嘧 啶，同時(shí)還具備去除穩(wěn)定、耐腐蝕、耐熱和無(wú)毒等優(yōu)勢(shì)，本發(fā)明使用膨脹石墨除磺胺嘧啶能 耗低，經(jīng)濟(jì)環(huán)保，具有一定的工業(yè)發(fā)展?jié)摿?，為磺胺嘧啶去除提供了一種新的思路。
[0006] 為達(dá)到上述發(fā)明創(chuàng)造目的，采用下述技術(shù)方案： 一種利用膨脹石墨吸附劑去除水體中抗生素-磺胺嘧啶的方法，包括如下步驟： a.在處理含有初始濃度為10.0~50.0 mg/L的抗生素-磺胺嘧啶的水體時(shí)，按照1.0~ 5.Og/L的膨脹石墨吸附劑投加量，將膨脹石墨吸附劑投入含有抗生素-磺胺嘧啶的水體中， 于15~55°C下振蕩，并進(jìn)行不低于12h的吸附過(guò)程;優(yōu)選按照1.0~2.Og/L的膨脹石墨吸附 劑投加量，將膨脹石墨吸附劑投入含有抗生素-磺胺嘧啶的水體中；優(yōu)選適合用于處理含有 初始濃度為30.0~50.0 mg/L的抗生素-磺胺嘧啶的水體，完成對(duì)水體中的抗生素-磺胺嘧啶 的去除;將膨脹石墨吸附劑投入含有抗生素-磺胺嘧啶的水體中，優(yōu)選于15~25°C下振蕩并 進(jìn)行吸附； b.所述步驟a處理工藝步驟結(jié)束后，對(duì)經(jīng)過(guò)處理的水體進(jìn)行過(guò)濾，將吸附磺胺嘧啶后膨 脹石墨與處理后的水體分離，完成對(duì)水體中的抗生素-磺胺嘧啶的去除。
[0007] 本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比較，具有如下顯而易見(jiàn)的突出實(shí)質(zhì)性特點(diǎn)和顯著優(yōu)點(diǎn)： 1. 本發(fā)明使用膨脹石墨吸附劑，吸附容量最大可以達(dá)到14.168mg/g，同時(shí)還具備去除 穩(wěn)定、耐腐蝕、耐熱和無(wú)毒等優(yōu)勢(shì)； 2. 本發(fā)明使用性質(zhì)穩(wěn)定、高比表面積、分散性好、經(jīng)濟(jì)成本低的膨脹石墨為吸附劑，實(shí) 現(xiàn)了對(duì)水體中磺胺嘧啶的高效吸附； 3. 本發(fā)明使用膨脹石墨吸附磺胺嘧啶后漂浮于水面，有利于吸附劑的回收再利用，避 免了吸附劑的二次污染和進(jìn)一步降低經(jīng)濟(jì)成本。
【具體實(shí)施方式】
[0008] 本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例詳述如下： 實(shí)施例一： 在本實(shí)施例中，一種利用膨脹石墨吸附劑去除水體中抗生素-磺胺嘧啶的方法，包括如 下步驟： a. 在處理含有濃度為20.Omg/L的抗生素-磺胺啼啶的水體時(shí)，按照1 .Og/L的膨脹石墨 吸附劑投加量，將膨脹石墨吸附劑投入含有抗生素-磺胺嘧啶的水體中，于25°C下振蕩，并 進(jìn)行12h的吸附過(guò)程； b. 所述步驟a處理工藝步驟結(jié)束后，對(duì)經(jīng)過(guò)處理的水體進(jìn)行過(guò)濾，將吸附磺胺嘧啶后膨 脹石墨與處理后的水體分離，完成對(duì)水體中的抗生素-磺胺嘧啶的去除。
[0009] 將可膨脹石墨放入微波爐，在高火檔下處理30s，即得到膨脹石墨。吸附劑制備工 藝簡(jiǎn)單、價(jià)格低廉、能耗低，具有非常好的應(yīng)用前景。膨脹石墨吸附劑含有多種官能團(tuán)，能高 效吸附水體中的磺胺嘧啶。
[0010] 測(cè)定在本實(shí)施例完成去除抗生素-磺胺嘧啶的水體中殘留的磺胺嘧啶濃度，計(jì)算 出吸附劑的吸附容量。見(jiàn)表1。
[0011] 實(shí)施例二： 本實(shí)施例與實(shí)施例一基本相同，特別之處在于： 在本實(shí)施例中，一種利用膨脹石墨吸附劑去除水體中抗生素-磺胺嘧啶的方法，包括如 下步驟： a. 在處理含有濃度為20.0 mg/L的抗生素-磺胺啼啶的水體時(shí)，按照2. Og/L的膨脹石墨 吸附劑投加量，將膨脹石墨吸附劑投入含有抗生素-磺胺嘧啶的水體中，于25°C下振蕩，并 進(jìn)行12h的吸附過(guò)程； b. 本步驟與實(shí)施例一的相同。
[0012] 測(cè)定在本實(shí)施例完成去除抗生素-磺胺嘧啶的水體中殘留的磺胺嘧啶濃度，計(jì)算 出吸附劑的吸附容量。見(jiàn)表1。
[0013] 實(shí)施例三： 本實(shí)施例與前述實(shí)施例基本相同，特別之處在于： 在本實(shí)施例中，一種利用膨脹石墨吸附劑去除水體中抗生素-磺胺嘧啶的方法，包括如 下步驟： a. 在處理含有濃度為20.0 mg/L的抗生素-磺胺啼啶的水體時(shí)，按照3. Og/L的膨脹石墨 吸附劑投加量，將膨脹石墨吸附劑投入含有抗生素-磺胺嘧啶的水體中，于25°C下振蕩，并 進(jìn)行12h的吸附過(guò)程； b. 本步驟與實(shí)施例一的相同。
[0014]測(cè)定在本實(shí)施例完成去除抗生素-磺胺嘧啶的水體中殘留的磺胺嘧啶濃度，計(jì)算 出吸附劑的吸附容量。見(jiàn)表1。
[0015] 實(shí)施例四： 本實(shí)施例與前述實(shí)施例基本相同，特別之處在于： 在本實(shí)施例中，一種利用膨脹石墨吸附劑去除水體中抗生素-磺胺嘧啶的方法，包括如 下步驟： a. 在處理含有濃度為20.0 mg/L的抗生素-磺胺啼啶的水體時(shí)，按照4. Og/L的膨脹石墨 吸附劑投加量，將膨脹石墨吸附劑投入含有抗生素-磺胺嘧啶的水體中，于25°C下振蕩，并 進(jìn)行12h的吸附過(guò)程； b. 本步驟與實(shí)施例一的相同。
[0016] 測(cè)定在本實(shí)施例完成去除抗生素-磺胺嘧啶的水體中殘留的磺胺嘧啶濃度，計(jì)算 出吸附劑的吸附容量。見(jiàn)表1。
[0017] 實(shí)施例五： 本實(shí)施例與前述實(shí)施例基本相同，特別之處在于： 在本實(shí)施例中，一種利用膨脹石墨吸附劑去除水體中抗生素-磺胺嘧啶的方法，包括如 下步驟： a. 在處理含有濃度為20.0 mg/L的抗生素-磺胺啼啶的水體時(shí)，按照5. Og/L的膨脹石墨 吸附劑投加量，將膨脹石墨吸附劑投入含有抗生素-磺胺嘧啶的水體中，于25°C下振蕩，并 進(jìn)行12h的吸附過(guò)程； b. 本步驟與實(shí)施例一的相同。
[0018] 測(cè)定在本實(shí)施例完成去除抗生素-磺胺嘧啶的水體中殘留的磺胺嘧啶濃度，計(jì)算 出吸附劑的吸附容量。見(jiàn)表1。
[0019] 實(shí)施例六： 本實(shí)施例與前述實(shí)施例基本相同，特別之處在于： 在本實(shí)施例中，一種利用膨脹石墨吸附劑去除水體中抗生素-磺胺嘧啶的方法，包括如 下步驟： a. 在處理含有濃度為10.0mg/L的抗生素-磺胺啼啶的水體時(shí)，按照1.0g/L的膨脹石墨 吸附劑投加量，將膨脹石墨吸附劑投入含有抗生素-磺胺嘧啶的水體中，于25°C下振蕩，并 進(jìn)行12h的吸附過(guò)程； b. 本步驟與實(shí)施例一的相同。
[0020] 測(cè)定在本實(shí)施例完成去除抗生素-磺胺嘧啶的水體中殘留的磺胺嘧啶濃度，計(jì)算 出吸附劑的吸附容量。見(jiàn)表1。
[0021] 實(shí)施例七： 本實(shí)施例與前述實(shí)施例基本相同，特別之處在于： 在本實(shí)施例中，一種利用膨脹石墨吸附劑去除水體中抗生素-磺胺嘧啶的方法，包括如 下步驟： a. 在處理含有濃度為30.Omg/L的抗生素-磺胺啼啶的水體時(shí)，按照1 .Og/L的膨脹石墨 吸附劑投加量，將膨脹石墨吸附劑投入含有抗生素-磺胺嘧啶的水體中，于25°C下振蕩，并 進(jìn)行12h的吸附過(guò)程； b. 本步驟與實(shí)施例一的相同。
[0022] 測(cè)定在本實(shí)施例完成去除抗生素-磺胺嘧啶的水體中殘留的磺胺嘧啶濃度，計(jì)算 出吸附劑的吸附容量。見(jiàn)表1。
[0023] 實(shí)施例八： 本實(shí)施例與前述實(shí)施例基本相同，特別之處在于： 在本實(shí)施例中，一種利用膨脹石墨吸附劑去除水體中抗生素-磺胺嘧啶的方法，包括如 下步驟： a. 在處理含有濃度為40.Omg/L的抗生素-磺胺啼啶的水體時(shí)，按照1 .Og/L的膨脹石墨 吸附劑投加量，將膨脹石墨吸附劑投入含有抗生素-磺胺嘧啶的水體中，于25°C下振蕩，并 進(jìn)行12h的吸附過(guò)程； b. 本步驟與實(shí)施例一的相同。
[0024] 測(cè)定在本實(shí)施例完成去除抗生素-磺胺嘧啶的水體中殘留的磺胺嘧啶濃度，計(jì)算 出吸附劑的吸附容量。見(jiàn)表1。
[0025] 實(shí)施例九： 本實(shí)施例與前述實(shí)施例基本相同，特別之處在于： 在本實(shí)施例中，一種利用膨脹石墨吸附劑去除水體中抗生素-磺胺嘧啶的方法，包括如 下步驟： a. 在處理含有濃度為50.Omg/L的抗生素-磺胺啼啶的水體時(shí)，按照1 .Og/L的膨脹石墨 吸附劑投加量，將膨脹石墨吸附劑投入含有抗生素-磺胺嘧啶的水體中，于25°C下振蕩，并 進(jìn)行12h的吸附過(guò)程； b. 本步驟與實(shí)施例一的相同。
[0026] 測(cè)定在本實(shí)施例完成去除抗生素-磺胺嘧啶的水體中殘留的磺胺嘧啶濃度，計(jì)算 出吸附劑的吸附容量。見(jiàn)表1。
[0027]實(shí)施例十： 本實(shí)施例與前述實(shí)施例基本相同，特別之處在于： 在本實(shí)施例中，一種利用膨脹石墨吸附劑去除水體中抗生素-磺胺嘧啶的方法，包括如 下步驟： a. 在處理含有濃度為20.0mg/L的抗生素-磺胺啼啶的水體時(shí)，按照1.0g/L的膨脹石墨 吸附劑投加量，將膨脹石墨吸附劑投入含有抗生素-磺胺嘧啶的水體中，于15°C下振蕩，并 進(jìn)行12h的吸附過(guò)程； b. 本步驟與實(shí)施例一的相同。
[0028]測(cè)定在本實(shí)施例完成去除抗生素-磺胺嘧啶的水體中殘留的磺胺嘧啶濃度，計(jì)算 出吸附劑的吸附容量。見(jiàn)表1。
[0029] 實(shí)施例 ^^一： 本實(shí)施例與前述實(shí)施例基本相同，特別之處在于： 在本實(shí)施例中，一種利用膨脹石墨吸附劑去除水體中抗生素-磺胺嘧啶的方法，包括如 下步驟： a. 在處理含有濃度為20.Omg/L的抗生素-磺胺啼啶的水體時(shí)，按照1 .Og/L的膨脹石墨 吸附劑投加量，將膨脹石墨吸附劑投入含有抗生素-磺胺嘧啶的水體中，于35°C下振蕩，并 進(jìn)行12h的吸附過(guò)程； b. 本步驟與實(shí)施例一的相同。
[0030] 測(cè)定在本實(shí)施例完成去除抗生素-磺胺嘧啶的水體中殘留的磺胺嘧啶濃度，計(jì)算 出吸附劑的吸附容量。見(jiàn)表1。
[0031] 實(shí)施例十二： 本實(shí)施例與前述實(shí)施例基本相同，特別之處在于： 在本實(shí)施例中，一種利用膨脹石墨吸附劑去除水體中抗生素-磺胺嘧啶的方法，包括如 下步驟： a. 在處理含有濃度為20.Omg/L的抗生素-磺胺啼啶的水體時(shí)，按照1 .Og/L的膨脹石墨 吸附劑投加量，將膨脹石墨吸附劑投入含有抗生素-磺胺嘧啶的水體中，于45°C下振蕩，并 進(jìn)行12h的吸附過(guò)程； b. 本步驟與實(shí)施例一的相同。
[0032] 測(cè)定在本實(shí)施例完成去除抗生素-磺胺嘧啶的水體中殘留的磺胺嘧啶濃度，計(jì)算 出吸附劑的吸附容量。見(jiàn)表1。
[0033] 實(shí)施例十三： 本實(shí)施例與前述實(shí)施例基本相同，特別之處在于： 在本實(shí)施例中，一種利用膨脹石墨吸附劑去除水體中抗生素-磺胺嘧啶的方法，包括如 下步驟： a. 在處理含有濃度為20.Omg/L的抗生素-磺胺啼啶的水體時(shí)，按照1 .Og/L的膨脹石墨 吸附劑投加量，將膨脹石墨吸附劑投入含有抗生素-磺胺嘧啶的水體中，于45°C下振蕩，并 進(jìn)行12h的吸附過(guò)程； b. 本步驟與實(shí)施例一的相同。
[0034]測(cè)定在本實(shí)施例完成去除抗生素-磺胺嘧啶的水體中殘留的磺胺嘧啶濃度，計(jì)算 出吸附劑的吸附容量。見(jiàn)表1。
[0035]實(shí)驗(yàn)分析測(cè)試： 模擬廢水采用含有抗生素-磺胺嘧啶的污染水體，對(duì)各實(shí)施例方法的吸附性能進(jìn)行測(cè) 試，性能測(cè)試方法如下： 使用紫外-分光光度法在波長(zhǎng)231nm處測(cè)定案例中的磺胺嘧啶水體濃度。吸附劑吸附容 量的計(jì)算公式為q=V* (Co-Ce)/M，其中Co、分別是溶液中磺胺嘧啶初始濃度和平衡濃度 (mg/L) ;V是吸附液體積(L) ;M是吸附劑質(zhì)量(g)。
[0036]性能測(cè)試結(jié)果見(jiàn)表1。
[0037]表1實(shí)施例中對(duì)磺胺嘧啶吸附的性能測(cè)試結(jié)果
從表1中可知，在實(shí)施例一、實(shí)施例六~實(shí)施例九中，當(dāng)膨脹石墨吸附劑投料比和振蕩 吸附溫度保持不變時(shí)，且污染水體中抗生素-磺胺嘧啶初始濃度為30.0~50.0 mg/L時(shí)，去除 水體中抗生素-磺胺嘧啶的膨脹石墨吸附劑吸附容量大于10.005mg/g，表現(xiàn)為較高的吸附 能力。在實(shí)施例一~實(shí)施例五中，當(dāng)污染水體中抗生素-磺胺嘧啶初始濃度和振蕩吸附溫度 保持不變時(shí)，且膨脹石墨吸附劑投料量為1.0~2.Og/L時(shí)，去除水體中抗生素-磺胺嘧啶的 膨脹石墨吸附劑吸附容量大于3.360mg/g，表現(xiàn)為較為理想的吸附能力。在實(shí)施例一、實(shí)施 例十~實(shí)施例十三中，當(dāng)膨脹石墨吸附劑投料比和污染水體中抗生素-磺胺嘧啶初始濃度 保持不變時(shí)，且振蕩吸附溫度為15~25°C時(shí)，去除水體中抗生素-磺胺嘧啶的膨脹石墨吸附 劑吸附容量大于5.730mg/g，表現(xiàn)為較高的吸附能力。膨脹石墨吸附劑含有多種官能團(tuán)，能 高效吸附水體中的磺胺嘧啶。本發(fā)明上述實(shí)施例使用性質(zhì)穩(wěn)定、高比表面積、分散性好、經(jīng) 濟(jì)成本低的膨脹石墨為吸附劑，實(shí)現(xiàn)了對(duì)水體中磺胺嘧啶的高效吸附。同時(shí)膨脹石墨吸附 磺胺嘧啶后漂浮于水面，有利于吸附劑的回收再利用，避免了吸附劑的二次污染和進(jìn)一步 降低經(jīng)濟(jì)成本。使用膨脹石墨除磺胺嘧啶能耗低，經(jīng)濟(jì)環(huán)保，具有一定的工業(yè)發(fā)展?jié)摿?，?磺胺嘧啶去除提供了一種新的思路。
[0038]上面對(duì)本發(fā)明實(shí)施例進(jìn)行了說(shuō)明，但本發(fā)明不限于上述實(shí)施例，還可以根據(jù)本發(fā) 明的發(fā)明創(chuàng)造的目的做出多種變化，凡依據(jù)本發(fā)明技術(shù)方案的精神實(shí)質(zhì)和原理下做的改 變、修飾、替代、組合或簡(jiǎn)化，均應(yīng)為等效的置換方式，只要符合本發(fā)明的發(fā)明目的，只要不 背離本發(fā)明利用膨脹石墨吸附劑去除水體中抗生素-磺胺嘧啶的方法的技術(shù)原理和發(fā)明構(gòu) 思，都屬于本發(fā)明的保護(hù)范圍。
【主權(quán)項(xiàng)】
1. 一種利用膨脹石墨吸附劑去除水體中抗生素-磺胺嘧啶的方法，其特征在于，包括如 下步驟： a. 在處理含有初始濃度為10 . O~50 . Omg/L的抗生素-磺胺嘧啶的水體時(shí)，按照1.0 ~ 5.Og/L的膨脹石墨吸附劑投加量，將膨脹石墨吸附劑投入含有抗生素-磺胺嘧啶的水體中， 于15~55°C下振蕩，并進(jìn)行不低于12h的吸附過(guò)程； b. 所述步驟a處理工藝步驟結(jié)束后，對(duì)經(jīng)過(guò)處理的水體進(jìn)行過(guò)濾，將吸附磺胺嘧啶后膨 脹石墨與處理后的水體分離，完成對(duì)水體中的抗生素-磺胺嘧啶的去除。2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述利用膨脹石墨吸附劑去除水體中抗生素-磺胺嘧啶的方法，其特 征在于:適合用于處理含有初始濃度為30.0~50.0 mg/L的抗生素-磺胺啼啶的水體，完成對(duì) 水體中的抗生素-磺胺嘧啶的去除。3. 根據(jù)權(quán)利要求1或2所述利用膨脹石墨吸附劑去除水體中抗生素-磺胺嘧啶的方法， 其特征在于:在所述步驟a中，按照1.0~2. Og/L的膨脹石墨吸附劑投加量，將膨脹石墨吸附 劑投入含有抗生素-磺胺嘧啶的水體中。4. 根據(jù)權(quán)利要求1或2所述利用膨脹石墨吸附劑去除水體中抗生素-磺胺嘧啶的方法， 其特征在于:在所述步驟a中，將膨脹石墨吸附劑投入含有抗生素-磺胺嘧啶的水體中，于15 ~25°C下振蕩并進(jìn)行吸附。
【文檔編號(hào)】C02F9/02GK105883962SQ201610225881
【公開日】2016年8月24日
【申請(qǐng)日】2016年4月13日
【發(fā)明人】張玲, 王永, 蘇陽(yáng), 靳蘇皖, 陸群贊
【申請(qǐng)人】上海大學(xué)