CN113019350A - 一种基于微波再生的天然矿物材料对抗生素废水的处理方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种基于微波再生的天然矿物材料对抗生素废水的处理方法。在抗生素废水中，加入天然矿物材料或基于微波再生的再生天然矿物材料，于室温下吸附24h。吸附饱和后的蒙脱土吸附材料经微波再生后可基本恢复其原有吸附能力，实现了吸附剂的安全高效低成本的再生。蒙脱土吸附剂可循环使用达5次以上，从而大幅降低了吸附处理抗生素废水的运行成本，具有良好的环保和经济效益。
Description
技术领域
本发明属于环保工程领域，具体涉及一种基于微波再生的蒙脱土对抗生素废水的处理方法。
背景技术
抗生素是一类由微生物(包括细菌、霉菌及其他微生物等)或高等动植物在生活过程中所产生的具有抗病原体或其它活性的二级代谢产物，是具有干扰其他生活细胞发育功能的化学物质。根据结构和作用机理的不同，常见的抗生素可分为以下几类：喹诺酮类、四环素类、磺胺类、β内酰胺和大环内酯类等。目前，四环素抗性基因在我国及其他国家地表水、制药废水、养殖厂废水及其纳污水体、污水处理系统进出水中广泛检出。这些被释放到环境中的抗生素需要足够长的半衰期才能够被降解，如果人类长期通过食物链摄入，则不可避免的会导致人体耐药性的产生。环境中同时存在的多种不同浓度的抗生素也会加速耐药基因和耐药性极强的超级微生物的出现，而这些耐药基因也会通过多种途径再次转移给人类，对人类的健康及生态系统平衡造成严重的威胁。因此，寻找一个有效的方法来处理抗生素废水是必要的。吸附法因为其突出的优点，如操作过程简单、消耗能量较少、不会对环境造成更大的破坏等，广泛被应用于处理抗生素废水。吸附法是一种利用吸附剂材料与抗生素之间存在相互物理或者化学作用，从而分离抗生素的方法。抗生素结构较复杂，含有多个苯环和功能基团，可以与多孔材料的基团发生作用，从而促进材料与抗生素之间的吸附作用。
天然多孔矿物材料蒙脱土作为吸附剂具有独特的优势。蒙脱土是膨润土矿的主要成分，是一种天然丰富的层状硅酸盐矿物。它是一种2:1型的层状粘土矿物，由两层氧化硅四面体片和一层氧化铝八面体片的夹层组成，蒙脱土的结构式为(Na,Ca)0.33(Al,Mg)2(Si4O10)(OH)2·nH2O，其结构构架为硅氧四面体骨架。蒙脱土矿物比表面积较大，具有较高的吸附活性，且价格低廉、来源广泛，已经广泛应用于轻工、石油、涂料、建筑、沙漠治理、污水处理等多种领域。吸附饱和后的蒙脱土孔隙结构被吸附质堵塞，丧失吸附能力。通过再生可让其多次循环使用、降低处理成本、减少废渣的生成。
微波再生吸附材料是近十年新兴的再生方法，它的再生机理与热再生法相同，均利用高温使吸附材料表面的污染物脱附。但与传统热再生法相比，微波再生法具有加热速度更快、具有选择性、微波再生时间短、耗能低、对吸附材料损伤小等优点。微波具有穿透性，不需热媒介就可以对物质进行直接、快速、由内到外的整体加热，使吸附材料在短时间内得到充分再生。再生后的蒙脱土可实现重复使用，并再次应用于抗生素废水的处理中。
发明内容
本发明的目的是提供一种效率高、能耗低、设备简单且再生效果好的蒙脱土再生方法。本发明的另一目的是利用微波再生后的蒙脱土进一步去除水中的抗生素。
本发明采用的技术方案是：一种基于微波再生的天然矿物材料对抗生素废水的处理方法，于抗生素废水中，加入天然矿物材料或基于微波再生的再生天然矿物材料，于室温下吸附24h。
进一步的，上述的处理方法，所述再生天然矿物材料的获得方法是：将饱和吸附抗生素的天然矿物材料清洗、烘干后，置于微波反应器中，调节微波反应器的微波功率及辐射时间，启动微波反应器进行微波辐射，将微波辐射后的天然矿物材料在室温下冷却，获得基于微波再生的再生天然矿物材料。
进一步的，上述的处理方法，所述微波功率为750W。
进一步的，上述的处理方法，所述辐射时间为5-35min。
进一步的，上述的处理方法，所述天然矿物材料为蒙脱土。
进一步的，上述的处理方法，抗生素废水中，抗生素的初始浓度为25mg/L。
进一步的，上述的处理方法，天然矿物材料或再生天然矿物材料的加入量为0.5-2.5g/L。
进一步的，上述的处理方法，所述抗生素为四环素、诺氟沙星或磺胺。
本发明的有益效果是：
本发明将微波再生技术应用到蒙脱土吸附材料上，扩大了微波再生吸附材料的范围。蒙脱土价格低廉，通过使用微波再生技术，蒙脱土在循环使用5次后再生效率达到77.80％，实现了废弃资源再次综合利用，满足循环经济与环境友好的要求。
本发明，通过再生技术，可将蒙脱土多次循环使用、降低处理成本、减少废渣的生成。
本发明，采用微波再生技术，微波再生法是整体加热，热量产生于内部而非来自外部加热源。这种独特的加热方式使得微波加热速度更快、具有选择性、微波再生时间短、耗能低、对吸附材料损伤小等优点。
附图说明
图1是蒙脱土的X射线衍射图。
图2是微波再生后蒙脱土的X射线衍射图。
图3是蒙脱土的SEM图谱。
图4是微波再生后蒙脱土的SEM图谱。
图5是蒙脱土的FT-IR图谱。
图6是吸附四环素的蒙脱土的FT-IR图谱。
图7是微波再生后蒙脱土的FT-IR图谱。
具体实施方式
溶液中四环素浓度采用分光光度法进行测量，检测波长为357nm，线性拟合方程为：y＝33.67x-0.589(式中：y：四环素浓度，mg/L；x：四环素溶液吸光度，Abs)。其相关系数R2为0.9993。根据吸光度与四环素浓度线性方程即可得到溶液中四环素浓度。
蒙脱土对四环素的吸附量，根据四环素初始浓度与滤液中剩余四环素浓度计算。计算公式如(1)：
Qe＝(C0-Ce)V/m (1)
其中，Qe：吸附平衡时，蒙脱土对四环素的吸附量，mg/g；
C0：四环素的初始浓度，mg/L；
Ce：吸附结束后滤液中四环素浓度，mg/L；
V：四环素水溶液体积，L；
m：所投加蒙脱土质量，g。
实施例1
微波辐射时间对蒙脱土再生率的影响
1、蒙脱土对四环素废水的吸附：
于500mL锥形烧瓶中加入200mL四环素初始浓度为25mg/L的四环素水溶液，使用0.1mol/L的HCl或NaOH进行调节溶液的pH值至7.0，然后按照1g/L的蒙脱土投加量，加入0.2g蒙脱土粉末。调节恒温振荡器的温度为25℃，转速为500r/min，将锥形烧瓶置于恒温振荡器中，吸附24h。吸附平衡后的样品在7000rpm下离心，并用0.45μm孔径滤膜过滤，所得固体为饱和吸附四环素的蒙脱土。测定滤液中，四环素的浓度。按公式(1)计算，原始蒙脱土对四环素的吸附量，记为Qe0。
2、饱和吸附四环素的蒙脱土的再生
将步骤1所得饱和吸附四环素的蒙脱土，用水清洗，于75℃烘箱中烘干24h后，置于坩埚中，并放置在微波反应器中，调节微波功率为750W，如表1调节微波辐射时间，微波辐射结束后，冷却至室温，得到第一次再生的蒙脱土。
3、再生的蒙脱土再次对四环素废水的吸附与再生
将第一次再生的蒙脱土重复步骤1的方法，再次对四环素初始浓度为25mg/L的四环素水溶液进行吸附，达到吸附平衡后的样品离心和过滤后，再次得到饱和吸附四环素的蒙脱土。测定滤液中，四环素的浓度。按公式(1)计算第一次再生的蒙脱土对四环素的吸附量，记为Qe1。
采用再生率对再生过程进行评价。再生率表示的是再生前吸附材料吸附容量与再生后吸附材料吸附容量的比例。
按公式(2)计算第一次再生率：
第一次再生率(％)＝Qe1/Qe0×100％ (2)
表1微波再生时间对蒙脱土再生率(％)的影响
由表1可见，随着微波照射时间的增加，蒙脱土的再生率先增大再降低。当微波辐射20min时，蒙脱土再生率达到98.68％。当再生时间继续增加至35min时，再生率下降至92.71％。这说明极端的再生条件会改变蒙脱土的表面化学性能(主要破坏含氧基团)，影响后期的吸附性能。
图1-4表明再生后蒙脱土矿物材料晶型及微观形貌并未改变，吸附材料仍具有再生前的多孔结构和吸附性能。由图5可见，蒙脱土矿物材料在3374cm-1和1641cm-1处为-OH拉伸振动峰和H-O-H弯曲振动峰，是由蒙脱土层间吸附的水分引起的。蒙脱土矿物材料在1032、520、464cm-1处出现特征峰，分别是Si-O-Si伸缩振动谱带、Si-O-Mg弯曲振动峰、Si-O弯曲振动峰。由图5和图6对比发现，吸附四环素后蒙脱土的吸收峰与初始蒙脱土矿物材料相比，在3322-3629cm-1之间出现了新的特征吸收峰，这说明四环素成功吸附在蒙脱土矿物材料表面。由图5和图7对比发现，微波再生后蒙脱土矿物材料的特征吸收峰的强度减弱，位置发生偏移，但再生后蒙脱土主体结构的特征吸收峰与初始蒙脱土矿物材料基本相同,意味试样依然保持着蒙脱土的层状结构，这说明微波再生法实现了蒙脱土矿物材料的再生并有效去除了四环素。
实施例2
不同投加量对蒙脱土再生率的影响
1、蒙脱土对四环素废水的吸附：
于500mL锥形烧瓶中加入200mL四环素初始浓度为25mg/L的四环素水溶液，使用0.1mol/L的HCl或NaOH进行调节溶液的pH值至7.0，按表2所示的蒙脱土投加量，加入蒙脱土粉末。调节恒温振荡器的温度为25℃，转速为500r/min，将锥形烧瓶置于恒温振荡器中，吸附24h。吸附平衡后的样品在7000rpm下离心，并用0.45μm孔径滤膜过滤，所得固体为饱和吸附四环素的蒙脱土。测定滤液中，四环素的浓度。按公式(1)计算，原始蒙脱土对四环素的吸附量，记为Qe0。
2、饱和吸附四环素的蒙脱土的再生
将步骤1所得饱和吸附四环素的蒙脱土，于75℃烘箱中烘干24h后，置于坩埚中，并放置在微波反应器中，调节微波功率为750W，微波辐射时间为20min，微波辐射结束后，冷却至室温，得到第一次再生的蒙脱土。
3、再生的蒙脱土再次对四环素废水的吸附与再生
将第一次再生的蒙脱土重复步骤1的方法，再次对四环素初始浓度为25mg/L的四环素水溶液进行吸附，达到吸附平衡后的样品离心和过滤后，再次得到饱和吸附四环素的蒙脱土。测定滤液中，四环素的浓度。按公式(1)计算，第一次再生的蒙脱土对四环素的吸附量，记为Qe1。
按公式(2)计算第一次再生率：
第一次再生率(％)＝Qe1/Qe0×100％ (2)
表2不同投加量对蒙脱土再生率的影响
由表2可见，蒙脱土再生率随蒙脱土的投加量先增加后降低。当蒙脱土的投加量为2g/L时，蒙脱土的再生率最高，此时，蒙脱土再生率为114.06％。蒙脱土的再生率大于100％，这说明微波再生的过程有效改善了蒙脱土的吸附性能。
实施例3
再生次数对吸附四环素的蒙脱土再生率的影响
1、蒙脱土对四环素废水的吸附：
于500mL锥形烧瓶中加入200mL四环素初始浓度为25mg/L的四环素水溶液，使用0.1mol/L的HCl或NaOH进行调节溶液的pH值至7.0，然后按照1g/L的蒙脱土投加量，加入0.2g蒙脱土粉末。调节恒温振荡器的温度为25℃，转速为500r/min，将锥形烧瓶置于恒温振荡器中，吸附24h。吸附平衡后的样品在7000rpm下离心，并用0.45μm孔径滤膜过滤，所得固体为饱和吸附四环素的蒙脱土。测定滤液中，四环素的浓度。按公式(1)计算，原始蒙脱土对四环素的吸附量，记为Qe0。
2、饱和吸附四环素的蒙脱土的再生
将步骤1所得饱和吸附四环素的蒙脱土，于75℃烘箱中烘干24h后，置于坩埚中，并放置在微波反应器中，调节微波功率为750W，微波辐射时间为20min，微波辐射结束后，冷却至室温，得到第一次再生的蒙脱土。
3、再生的蒙脱土再次对四环素废水的吸附与再生
将第一次再生的蒙脱土重复步骤1的方法，再次对四环素初始浓度为25mg/L的四环素水溶液进行吸附，达到吸附平衡后的样品离心和过滤后，再次得到饱和吸附四环素的蒙脱土。测定滤液中，四环素的浓度。
按公式(1)计算，第一次再生的蒙脱土对四环素的吸附量，记为Qe1。
按公式(2)计算第一次再生率：
第一次再生率(％)＝Qe1/Qe0×100％ (2)
将再次得到的饱和吸附四环素的蒙脱土重复步骤2的方法，于75℃烘箱中烘干24h后，置于坩埚中，并放置在微波反应器中，调节微波功率为750W，微波辐射时间为20min，微波辐射结束后，冷却至室温，得到第二次再生的蒙脱土。
重复步骤(三)进行循环吸附和再生2-5次，分别计算蒙脱土经第二、三、四和五次再生后的再生率。
第二次再生率(％)＝Qe2/Qe1×100％(Qe2第二次再生的蒙脱土对四环素的吸附量)。
第三次再生率(％)＝Qe3/Qe2×100％(Qe3第三次再生的蒙脱土对四环素的吸附量)。
第四次再生率(％)＝Qe4/Qe3×100％(Qe4第四次再生的蒙脱土对四环素的吸附量)。
第五次再生率(％)＝Qe5/Qe4×100％(Qe5第五次再生的蒙脱土对四环素的吸附量)。
表3再生次数对蒙脱土再生率的影响
从表3中可以看出，蒙脱土的再生率随着再生次数的增加而逐渐下降，这可能是由于再生操作过程中吸附材料的损耗。再生1次，蒙脱土再生率为98.68％，再生5次时，再生率仍达到77.80％。这说明微波再生技术能够实现蒙脱土的反复再生。
以上实施例中，抗生素采用的是四环素，但是并不限制本发明降解的抗生素为四环素，本发明的方法适用于降解任何抗生素，如诺氟沙星，磺胺等。
Claims (8)
1.一种基于微波再生的天然矿物材料对抗生素废水的处理方法，其特征在于，于抗生素废水中，加入天然矿物材料或基于微波再生的再生天然矿物材料，于室温下吸附24h。
2.根据权利要求1所述的处理方法，其特征在于，所述再生天然矿物材料的获得方法是：将饱和吸附抗生素的天然矿物材料清洗、烘干后，置于微波反应器中，调节微波反应器的微波功率及辐射时间，启动微波反应器进行微波辐射，将微波辐射后的天然矿物材料在室温下冷却，获得基于微波再生的再生天然矿物材料。
3.根据权利要求2所述的处理方法，其特征在于，所述微波功率为750W。
4.根据权利要求2所述的处理方法，其特征在于，所述辐射时间为5-35min。
5.根据权利要求1、2、3或4所述的处理方法，其特征在于，所述天然矿物材料为蒙脱土。
6.根据权利要求1、2、3或4所述的处理方法，其特征在于，抗生素废水中，抗生素的初始浓度为25mg/L。
7.根据权利要求1、2、3或4所述的处理方法，其特征在于，天然矿物材料或再生天然矿物材料的加入量为0.5-2.5g/L。
8.根据权利要求1、2、3或4所述的处理方法，其特征在于，所述抗生素为四环素、诺氟沙星或磺胺。
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Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN113976092A (zh) * | 2021-11-24 | 2022-01-28 | 辽宁大学 | 一种基于微波再生的铁改性钠基蒙脱土对有机污染物废水的处理方法 |
| CN115722186A (zh) * | 2022-12-01 | 2023-03-03 | 辽宁大学 | 水热离子交换法铁改性蛭石吸附材料及其在吸附有机污染物废水中的应用和微波再生方法 |
Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN102557180A (zh) * | 2012-01-19 | 2012-07-11 | 中国科学院广州地球化学研究所 | 基于微孔矿物吸附耦合微波降解的有机污染物去除方法 |
| CN106268626A (zh) * | 2015-06-12 | 2017-01-04 | 南京工业大学 | 一种磁性硅藻土吸附剂的再生方法 |
| CN106925246A (zh) * | 2017-05-11 | 2017-07-07 | 重庆工商大学 | 一种粉煤灰吸附材料的微波再生处理方法 |
| CN111774045A (zh) * | 2020-06-03 | 2020-10-16 | 武汉理工大学 | 一种硅藻土吸附剂的再生方法 |
-
2021
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Patent Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN102557180A (zh) * | 2012-01-19 | 2012-07-11 | 中国科学院广州地球化学研究所 | 基于微孔矿物吸附耦合微波降解的有机污染物去除方法 |
| CN106268626A (zh) * | 2015-06-12 | 2017-01-04 | 南京工业大学 | 一种磁性硅藻土吸附剂的再生方法 |
| CN106925246A (zh) * | 2017-05-11 | 2017-07-07 | 重庆工商大学 | 一种粉煤灰吸附材料的微波再生处理方法 |
| CN111774045A (zh) * | 2020-06-03 | 2020-10-16 | 武汉理工大学 | 一种硅藻土吸附剂的再生方法 |
Non-Patent Citations (4)
| Title |
|---|
| RUNPING HAN ET AL.: "Malachite green adsorption onto natural zeolite and reuse by microwave irradiation", pages 1056 - 1061 * |
| 冯权莉，等: "《微波-活性炭纤维处理有机废气》", 31 August 1987, 冶金工业出版社, pages: 10 - 11 * |
| 施悦，等: "《环境氧化还原处理技术原理与应用》", 31 August 2013, 哈尔滨工业大学出版社, pages: 236 - 237 * |
| 邹星;吴小莲;莫测辉;李彦文;高鹏;黄显东;刘利伟;: "蒙脱石对四环素类抗生素的吸附平衡及动力学", no. 03, pages 165 - 169 * |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN113976092A (zh) * | 2021-11-24 | 2022-01-28 | 辽宁大学 | 一种基于微波再生的铁改性钠基蒙脱土对有机污染物废水的处理方法 |
| CN115722186A (zh) * | 2022-12-01 | 2023-03-03 | 辽宁大学 | 水热离子交换法铁改性蛭石吸附材料及其在吸附有机污染物废水中的应用和微波再生方法 |
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