[发明专利]一种少层氮化硼及其制备方法和应用

说明书

技术领域

本发明属于环境水污染处理领域，具体涉及了一种少层氮化硼及其制备方法与在吸附脱除水体中抗生素污染物的应用。

背景技术

近年来，抗生素被大量应用在临床及畜禽和水产养殖，用以疾病的预防治疗及有机体的生长促进。但抗生素机体吸收差，水溶性强，常以活性形式(母体或代谢产物)随人和畜禽排泄、水产养殖及制药废水排放持续进入环境，最终残留于土壤和水体。抗生素在环境中的残留和蓄积可导致微生物菌群耐药等诸多生态毒性，严重影响人类健康和生态平衡。目前，在国内外各类水体中经常能检出ng/L-μg/L污染级别的抗生素残留。抗生素由于其特殊的抑菌或灭菌性能，可生化性极差，传统的水和废水处理技术一般无法对其有效去除。为控制其污染，有效的抗生素去除方法日益受到国内外广泛关注。

目前关于水体中抗生素去除方法的研究主要集中在高级氧化法、吸附法、膜分离技术及组合工艺等。其中基于自由基氧化的高级氧化技术得到广泛关注，工艺一般选用O₃、H₂O₂，结合光照，或组合金属及半导体光催化剂来实现，但该方法不仅成本高，且在降解抗生素的过程中很难实现矿化，降解产生的中间代谢物常表现出比母体抗生素更强的生态毒性，应用受到限制。而吸附法，作为一种非破坏手段，常表现出成本低、易操作、污染物脱除率高且无高毒性代谢物风险等优点引起广泛重视。因此，发明一种低成本、易制备的吸附剂并用于水体中的抗生素污染物的去除是非常必要的。

少层氮化硼作为一种新型层状材料，具有较大的比表面积，且耐高温、耐腐蚀、机械强度高，将其作为吸附材料用于水体中抗生素污染物的脱除目前还未见报道。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是为水体中抗生素污染物的脱除提供一种新型的吸附剂——少层氮化硼。

本发明还要解决的技术问题是提供上述少层氮化硼的制备方法。

本发明最后要解决的技术问题是提供上述少层氮化硼的应用。

为解决上述技术问题，本发明所采用的技术方案如下：

一种少层氮化硼的制备方法，将尿素和氧化硼混合，溶解于乙醇水溶液中，通过加热蒸发除去乙醇，得到白色粉末；将白色粉末转移到瓷舟中，在管式炉中以氮气为保护气进行煅烧，得白色固体即为少层氮化硼；

其中，所述煅烧从30℃出发，以1～5℃/min程序升温至900～1100℃，达到指定的温度后再保持煅烧0.5～5h；优选的方式是：煅烧从30℃出发，以1～3℃/min程序升温至900～1000℃，达到指定的温度后再保持煅烧2～5h。

其中，尿素和氧化硼的物质的量之比为1:1～1:80，优选1:20～1:80。

其中，所述的乙醇水溶液，其溶质乙醇的质量百分含量为10％～50％，优选30％～50％。

其中，所述加热，其温度为40～80℃，优选50～70℃。

上述少层氮化硼的制备方法制备得到的产品少层氮化硼也在本发明的保护范围之内。

其中，制备得到的少层氮化硼的厚度为0.3～3nm，层数少于10层。制备得到的少层氮化硼的原子力显微镜和XRD表征结果见图1和图2。

上述少层氮化硼在吸附脱除水体中抗生素污染物中的应用。

其中，所述的抗生素为喹诺酮类、四环素类和磺胺类抗生素中任意一种或几种的混合。优选的是，所述的喹诺酮类抗生素为加替沙星或左氧氟沙星；四环素类抗生素为四环素或多四环素；磺胺类抗生素为磺胺嘧啶。

具体的应用方法是，将少层氮化硼投入到含抗生素污染物的水体中静态吸附脱除抗生素，其中，吸附时间为2～120min，溶液的pH值为3～11，吸附温度为15～45℃，废水中抗生素初始浓度为10～100mg/L，废水中NaCl或CaCl₂浓度为0～1.4mol/L，少层氮化硼投加量为0.1～10g/L。

优选的应用方法是，将少层氮化硼投入到含抗生素污染物的水体中静态吸附脱除抗生素，其中，吸附时间为2～15min，溶液的pH值为4～10，吸附温度为15～30℃，废水中抗生素初始浓度为20～80mg/L，废水中NaCl或CaCl₂浓度为0.1～1.0mol/L，少层氮化硼投加量为0.5～10g/L。