[发明专利]一种高级氧化法强化改性磁性壳聚糖去除水中四环素的方法

说明书

一种高级氧化法强化改性磁性壳聚糖去除水中四环素的方法，属于水环境保护技术领域。首先制备磁性壳聚糖，然后通过戊二醛交联，利用环氧氯丙烷和乙二胺改性接枝即得到乙二胺改性磁性壳聚糖。将其与过氧化氢联合，应用于水中四环素的去除。充分发挥改性材料的磁学特性、吸附特性以及Fenton催化氧化特性。本发明形成的非均相类Fenton反应体系可同时发挥壳聚糖交联体的吸附作用和纳米四氧化三铁的催化性能，在对水中四环素吸附的基础上实现对其完全降解，大大提高了四环素的去除率，解决了单一吸附对于四环素去除效果不理想的问题。其处理过程易于控制，pH适用范围较传统Fenton技术广，应用前景较好。

技术领域

本发明涉及一种使用高级氧化法强化改性磁性壳聚糖去除水中四环素的方法，属于水环境保护技术领域。

背景技术

目前，随着生活水平的提高及生活环境的变化，抗生素类药物已经广泛应用于人们的生产生活中。四环素(TC)是一种广谱抗生素，具有杀菌作用，广泛应用于皮肤感染，中耳炎，肺炎等疾病治疗及畜禽饲养业。但是在生产、使用过程中，逐渐被释放到环境中，虽然含量较低，但因其具有较强的稳定性和难降解性，会对水环境中的生物生长造成威胁，同时通过生物链积累对人类的身体健康也会造成潜在的危害，因此急需寻找一种有效的去除方法。

吸附法是一种安全、经济、高效的去除有机物污染的处理方法。壳聚糖是由自然界广泛存在的几丁质经过脱乙酰作用得到的，是一种性能优良的天然高分子材料，广泛应用于医药、食品、化工等行业。壳聚糖分子结构中因具有大量氨基和羟基等丰富的功能基团，具备良好絮凝和络合作用，是一种新兴的吸附剂材料。但在实际应用中也存在着一些缺点，如在酸性溶液中稳定性差，应用后不易回收，由于功能性基团数量有限，活性较低，导致吸附效果差等。本专利中将磁性纳米颗粒与壳聚糖结合，使壳聚糖其通过磁分离技术，易于从水体中分离出来，再通过化学改性，增加壳聚糖分子中活性基团的数量，提高对目标污染物的吸附容量。

高级氧化法具备操作简便、高效、快速等特点，Fenton法是高级氧化法中的一种常用方法。传统的Fenton法中存在的氧化条件严格，过氧化氢利用率不高，反应后存在的大量铁离子需要加入沉淀剂去除，易造成二次污染等问题，因此近年来非均相类Fenton氧化法逐渐受到关注。由于改性磁性壳聚糖中包含的纳米四氧化三铁颗粒是一种常见的铁基催化剂，催化效果好，氧化速率快，因此本专利将改性磁性壳聚糖与过氧化氢结合可形成非均相类Fenton体系，在发挥吸附作用的同时具备氧化降解功能，在原有单一吸附的基础上，进一步提高废水中四环素的去除率。而且针对于上述传统Fenton法中存在的问题，本发明中制备的改性磁性壳聚糖材料能够较好地解决上述问题，应用前景较佳。

发明内容

本发明目的在于提供一种高级氧化法强化改性磁性壳聚糖去除水中四环素的方法，首先采用一步沉淀法制备磁性壳聚糖，在通过交联改性后制备得到改性磁性壳聚糖，并将其用于废水中四环素的去除，具体步骤如下：

(1)将壳聚糖放入1-5wt％的乙酸水溶液中，搅拌使其溶解，形成壳聚糖乙酸水溶液，称取二价铁盐和三价铁盐加入到壳聚糖乙酸水溶液中，搅拌混合，形成混合液B；将混合液用注射器缓慢均匀滴入NaOH溶液中，搅拌固化3-4h后，用去离子水将生成的磁性壳聚糖洗涤至中性，得到磁性壳聚糖，放在去离子水中备用；

(2)将上述步骤(1)中制备磁性壳聚糖放入戊二醛溶液中，放置于20-30℃的恒温震荡箱中进行震荡反应2-6h，用无水乙醇和去离子水将交联后的壳聚糖洗净备用；随后将壳聚糖小球放入去离子水中，调节溶液pH至9-10，加入环氧氯丙烷溶液后放入50-80℃的水浴锅中活化5-6h，反应后用去离子水将壳聚糖小球洗涤至中性；最后将小球转移至去离子水中，调节溶液pH至10，加入乙二胺溶液后放入50-70℃的水浴锅中恒温反应3-4h，反应后用去离子水洗涤至中性，干燥；

(3)将上述制备的改性磁性壳聚糖放入四环素溶液中，再加入过氧化氢溶液，进行反应去除四环素。