梧桐叶作为抗生素和/或有机污染物的吸附剂的应用
【技术领域】
[0001] 本发明设及一种吸附剂的应用，尤其是设及一种梧桐叶作为抗生素和/或有机污 染物的吸附剂的应用，属于环境水污染处理技术领域。
【背景技术】
[0002] 随着医疗和畜牧业的高速发展，作为抗菌生长促进剂和防治感染性疾病的抗生素 类药物的使用量急剧增长。抗生素进入人类或动物体后难W被代谢，大部分仍W母体化合 物的形态进入水环境。目前已有很多国家在地表水、地下水甚至饮用水中检测出了抗生素。 大量研究表明，运些残留在水体中的抗生素会对各类生物产生危害，诱发微生物抗药性，进 而威胁生态环境安全和人体健康。同时水体中还含有其它有机污染物，包括各种药物代谢 产物、个人护理品、防腐剂和表面活性剂等。在天然水体中，运些污染物由于性质比较稳定， 难W处理。可见，水体的抗生素及可溶性有机物污染已成为了不容忽视的问题。但目前国内 外已有的水处理技术并不能高效经济地去除水体中的抗生素等，当前，常见的用于去除水 体中抗生素的技术主要包括高级氧化法、光降解法、生物降解法等，高级氧化法常无法理想 地实现污染物的完全矿化，有时降解生成的中间产物可能具有比母体污染物更强的毒性； 光降解法则要求目标抗生素本身具有光敏性，受环境影响较大，且降解效果不很理想;生物 处理法则要求抗生素对所用微生物毒性很小，因而也极大地限制了它的适用范围。因此，开 发高效的水体抗生素类药物去除方法十分必要。
[0003] 吸附法是一种常用的水体有机污染物去除方法，具有效率高、能耗低、无二次污染 等优点。吸附法的优劣关键在于吸附剂。其中，天然吸附剂W其来源广泛、成本低廉、天然易 降解等优点吸引了很多科研人员的注意。然而，当前，用于抗生素吸附的天然吸附剂如鸡羽 毛生物炭[Chen邑，C. ,Zhan邑，J. ,Zhan邑，C.G. ,Liu,H. ,Liu,W.F.Preparation and ch曰r曰cteriz曰tion of ch曰rco曰1 fromfe曰thers 曰nd its 曰pplic曰tion in trimethoprim adsorption. Desalin .Water. Treat. 2013,52,5401-5412 .]、玉米杆生物炭[Jia ,M.Y., Wang,F.,Bian,Y.R.,Jin,X.,Song,Y.,Kengar,F.0.,Xu,R.K.,Jiang,X.Effects of pH and metal ions on oxytetracycIine sorption to maize-straw-derived biochar. Bioresource Technol. 2013，136，87-93.]等都要经过高溫碳化前处理，耗时耗 力；女日蒙脱 ±[Wu,Q.F. ,Li,Z.H. ,Hon 邑，H.L. ,Yin,K. ,Tie,L.Y.Adsorption and intercalation of ciprofloxacin on montmorillonite.Appl.Clay Sci.2010,50,204-211.]、高岭±[ [Li ,Z.H. ,Hong,H丄.，Liao ,L.B. ,Ackley ,C.J. ,Schulz ,L.A. . ,MacDonald, R. .A.,Mihelich,A.L.,Emard,S.M.A mechanistic study of ciprofloxacin removal by kaolinite.Colloid. Surface.B. 2011，88，339-344.]等都需要化学改性才能达到比较好的 吸附效果，运无疑提高了成本;如砂上、粘上[Uslu, M.&.，化di Ier, A. ,Bale, I .A. ,Hostede, S. S. Analysis and Sorption Behavior of Fluoroquinolones in Solid Ma化ices .Water .Air. Soil.Pollut. 2008，190，55-63.]等吸附容量较小，处理效果有限。因 此，发展与寻求绿色高性价比的抗生素吸附剂在环保意识日益增强的当今社会具有重要意 义。
[0004] 中国专利CN 101723480 B公布了梧桐叶在吸附重金属离子中的应用及使用梧桐 叶吸附重金属离子的方法。该发明使用梧桐叶吸附重金属离子的方法，为将梧桐叶用去离 子水洗涂，干燥，破碎后加入重金属离子溶液中。该发明采用梧桐叶作为废水中铅和隶的吸 附剂。与其他天然吸附剂相比，梧桐叶无需特殊预处理，成本低廉，操作简单，易于与水体分 离。梧桐叶在常溫下就对有毒的重金属离子尤其是铅离子具有优良的吸附性能，短时间即 可达到吸附平衡。
[0005] 梧桐叶富含纤维素、木质素、半纤维素和娃等成分，含有簇基、径基、氨基等官能 团。纤维素是一种多糖，主结构由几百到上万个m-4右旋葡萄糖单元线性分子链组成，此链 段非常有利于重金属离子的吸附。未被加工处理过的木质素的形态非常复杂，无定形的、= 维的和分子质量高达15000及W上的外消旋的大分子组成了不同种类的子结构，包括丙苯 结构等。半纤维素由随机的无定形的超分子结构组成。在运些大分子中，有一些官能团如幾 基、苯酪基、簇基、甲氧基等，运些官能团对重金属离子有内在的亲和性。通常而言，梧桐叶 对重金属离子的吸附位点主要基于含氧的基团，因为氧原子有一对孤对电子，使其可W与 具有空原子轨道的金属离子共享从而达到与金属离子的高效结合，从而有效地吸附去除重 金属离子。上述专利中利用梧桐叶吸附重金属离子的技术即基于此原理。
【发明内容】
[0006] 本发明的目的就是为了克服上述现有技术存在的不足而提供梧桐叶作为抗生素 和/或有机污染物的吸附剂的应用。
[0007] 本发明的目的可W通过W下技术方案来实现：
[0008] 梧桐叶作为抗生素和/或有机污染物的吸附剂的应用，可W将梧桐叶作为抗生素 吸附剂和/或溶解性有机污染物吸附剂，或利用梧桐叶吸附废水中的抗生素和/或溶解性有 机污染物。
[0009] 进一步地，本发明方法中，将梧桐叶用去离子水洗涂，破碎、洗涂、干燥后加入含有 抗生素和/或溶解性有机污染物的溶液中。
[0010] 其中，所述的抗生素为哇诺酬类抗生素、横胺类抗生素和四环素类抗生素，如环丙 沙星(CIP)、横胺二甲喀晚(SDMe)等。其中，所述的抗生素 W可溶性溶液形式存在。
[0011] 其中，所述溶解性有机污染物包括溶解性有机质(DOM)，它是指各种溶解于水的有 机物，其尺寸小于0.45WI1、分子量从几十到几十万不等，主要包括氨基酸、碳水化合物、有机 酸等小分子物质和酶、氨基糖类、多酪类、腐殖质等大分子物质。
[0012] 本发明中，梧桐叶吸附抗生素和/或溶解性有机污染物的溫度只需常溫即可，溫度 变化对吸附率略有影响，因此常溫条件下，如保持溶液溫度为0-50°C均可，优选10-45°C。
[0013] 本发明中，梧桐叶加入含有抗生素和/或溶解性有机污染物的溶液后，可不必调节 溶液的抑值。较佳的，将梧桐叶加入含有抗生素和/或溶解性有机污染物的溶液后，优选控 审虹H值为2-11。
[0014] 本发明中，利用梧桐叶吸附抗生素和/或溶解性有机污染物时，对抗生素和/或溶 解性有机污染物浓度没有特殊要求，随着其浓度逐渐增加，其吸附容量随着增加直至饱和。 一般而言，抗生素和/或溶解性有机污染物初始浓度范围为0-400mg/L。
[0015] 本发明中，梧桐叶加入含有抗生素和/或有机污染物的溶液后，梧桐叶即刻开始吸 附抗生素，随着时间的增加，吸附率逐渐增加，最终达到平衡。一般而言可控制吸附时间为 l-120h〇
[0016] 本发明中，梧桐叶吸附抗生素和/或有机污染物时采用静态吸附法。
[0017]本发明对于梧桐叶吸附率检测步骤如下：
[0018]使用梧桐叶吸附抗生素后，过滤，滤液中残留的抗生素浓度采用紫外分光光度法 和巧光分光光度法，然后按照（1)式计算吸附剂的吸附率，按照(2)式计算其的吸附容量。
[酬 …..………(!）
[0020] 0)
[0021] Q:梧桐叶的吸附容量(mg/g);
[0022] q:抗生素的去除百分率；
[0023] Co:抗生素的初始浓度(mg/L);
[0024] Cl:吸附后抗生素残留浓度(mg/L);
[0025] V:加入抗生素溶液的体积化）；
[0026] W:加入梧桐叶的重量(邑）。
[0027] 根据一定用量下的梧桐叶吸附不同初始浓度的抗生素时吸附容量随初始浓度的 变化，可绘制出吸附容量随浓度变化的关系曲线，在浓度上升到一定值后，吸附容量接近直 至达到平衡，此时，可W得出在此用量下梧桐叶的最大吸附容量。
[00%]在梧桐叶用于有机污染物或抗生素的吸附时，通过将梧桐叶充分破碎，有利于腺 毛和乳突的暴露，可W进一步加大吸附剂表面积，同时，也可让气孔、部分维管束结构暴露 在水溶液中，成为有机污染物或抗生素进入到梧桐叶中的渠道，使得梧桐叶对抗生素的吸 附更彻底。
[0029] 由于梧桐叶含有大量纤维素，纤维素中含有大量的环状结构，而抗生素分子或有 机污染物多为多环结构，二者之间容易形成n-n共辆，W此高效地吸附去除抗生素或有机污 染物。
[0030] 本发明着眼于天然废弃物，本着变废为宝的理念，将自然飘落的梧桐叶用于含抗 生素和/或有机污染物的废水的处理，试图寻求一种来自自然界的并无需特殊处理的物质， 将其用作中抗生素和有机污染物的吸附材料。
[0031] 与现有技术相比，本发明的有益效果:梧桐叶是秋后自然脱落的天然废弃物，本发 明采用其作为废水中抗生素和/或有机污染物的吸附剂。与其他天然吸附剂相比，梧桐叶无 需特殊预处理，成本低廉，操作简单，易于与水体分离，且更为重要的是，它在吸附的过程中 不会产生二次污染。梧桐