[发明专利]利用二氧化锰负载生物炭材料去除水体中强力霉素的方法

说明书

本发明涉及生物炭材料在水处理领域中的应用，公开了一种利用二氧化锰负载生物炭材料去除水体中强力霉素的方法，方法概括以下步骤，复合材料制备步骤：在生物质上负载二氧化锰，然后由复合的生物质烧制二氧化锰负载生物炭材料；去除方法包括以下步骤：将二氧化锰负载生物炭材料加入强力霉素溶液中，进行振荡，完成对强力霉素的吸附去除。本发明通过采用二氧化锰负载生物炭材料吸附剂，高效去除了水中强力霉素，降低了强力霉素对水生生态环境的危害。

技术领域

本发明涉及二氧化锰复合材料在水处理领域中的应用，涉及一种利用二氧化锰负载生物炭材料去除水体中强力霉素的应用。

背景技术

四环素类抗生素是一种广谱抗生素，其研制和应用是20世纪医药科学的重大成就，可以控制和治疗感染性疾病，在医学、动物养殖及农业等领域被广泛应用。强力霉素作为主要的四环素类抗生素，其广泛使用也出现了很多负面影响和问题，其在土壤、植物、食品中的残留物通过生物降解及雨水冲刷最终汇集到水体中，再通过水体迁移至动植物和人体，严重威胁着自然界生态系统的平衡。在生产及应用中，残留在环境中的少量强力霉素为水体生物、动物以及人们生活带来了极大安全风险。归因于强力霉素的生长抑制和繁殖效应，强力霉素废水成为传统生物废水处理难以应对的废水之一。因此，去除水生环境中的强力霉素是必要的和迫切的。国内外诸多水体的检测结果表明，以强力霉素为代表的抗生素普遍存在于城市水体中且浓度多高于干扰阈值，而这些大部分缘于污水处理厂对这类物质的不完全去除。这就导致河流水体中鱼和其他水生生物在低浓度下存在潜在的风险。目前常用的去除方法主要有生物处理法、高级氧化法和吸附法。吸附法实质上是吸附剂活性表面对抗生素的吸引，并因其高效、低价和可回收性强等优点受到越来越多的关注，常用吸附剂有活性炭、多壁碳纳米管等。

近年来，生物炭的应用受到广泛关注。生物炭有机材料由于具有疏松多孔、排列有序的芳香环片层等结构，使得生物炭在吸附废水中的重金属、有机物、染料等污染物方面有很大的潜力。此外，可以通过使用后续的处理来提高生物炭的吸附能力。纳米二氧化锰作为吸附剂的一种，具有价格低廉且环境友善等优点，受到国内外专家的广泛关注。其比表面积大、粒径小、吸附、氧化及催化性能高，对水中重金属离子、苯酚、有机染料废水等均有具有较强的去除能力。再者，复合材料的使用范围也备受关注，它们具有去除效率高、操作成本低、功能修改容易等特点。因此，考虑以上，在谷壳生物质上负载二氧化锰，用管式炉烧制二氧化锰负载生物炭材料，以此来增加生物炭表面的强力霉素吸附位点及官能基团的数量和种类，从而提高其对强力霉素的吸附能力。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是克服现有技术的不足，提供一种成本低、吸附效率高、回收利用性强和对污染物去除能力强的利用二氧化锰负载生物炭材料去除水体中强力霉素的方法。

为解决上述技术问题，本发明提出的技术方案为利用二氧化锰负载生物炭材料去除水体中强力霉素的方法，包括以下步骤：在生物质上负载二氧化锰，然后由复合的生物质制备二氧化锰负载生物炭材料；所述得到的复合材料完成对强力霉素的吸附去除。

上述的利用二氧化锰负载生物炭材料去除水中强力霉素的方法中，所述二氧化锰负载生物炭材料是通过以下步骤制备得到：

(1)将生物质加入经过氮气纯化过后的氯化锰溶液中，继续氮气纯化，并搅拌1h，得到生物质—Mn²⁺混合物

(2)向含有高锰酸钾和氢氧化钠的溶液中逐滴加入(1)中生物质—Mn²⁺混合物，继续搅拌20min后生成生物质—MnO₂混合物，于70℃下烘干。

(3)将(2)中烘干后的生物质—MnO₂于管式炉中烧制，然后将其用去离子水彻底洗涤多次，过滤，烘干后得到二氧化锰负载生物炭材料。