磺化石墨烯的制备方法及其处理抗生素水体的应用与流程

本发明属于水处理技术领域，特别涉及一种磺化石墨烯的制备方法及其处理抗生素水体的应用。

背景技术：

抗生素是人们生活中不可缺少的药物，作为抑菌或杀菌类药物已被广泛应用于人类的疾病治疗、畜禽及水产养殖等多个领域，主要包括四环素类、磺胺类、β-内酰胺类、氟喹诺酮类和大环内酯类等。我国是抗生素生产和使用大国，每年抗生素生产量达21万吨，使用量达18.9万吨。研究发现，生物体摄入大量抗生素类药物后除部分被机体代谢外，有40％～90％以原药或初级代谢产物的形式随粪便和尿液排出体外，最终通过施肥等方式进入土壤环境或者通过渗漏和污水排放进入水体环境，由于它是由有机化学物质组成的，不能在水的自净能力下净化，导致抗生素类污染物在水体、沉积物和土壤中被检出，甚至在蔬菜、奶类和肉类等产品中也发现了抗生素的残留。

研究发现，长期暴露在抗生素环境下，不仅人和动物的患病和发病率会升高，而且对植物的叶绿素合成、酶分泌和根系生长都有影响。此外微生物也会逐渐适应抗生素环境，并产生抗生素耐药性和抗性基因。同时，低浓度抗生素对生态环境中微生物种群也能够起到筛选作用，使具有抗生素耐药性的微生物种群得以保留并逐渐壮大，而对其敏感的种群不断死亡消失，直接后果就是使微生物种群结构失衡，对生态环境及人类健康造成极大的危害，因此解决抗生素对水体的污染问题迫在眉睫。

技术实现要素：

本发明的目的：为解决抗生素污染水体，对生态环境及人类健康造成的极大危害，针对抗生素处理难的问题，本发明提供一种磺化石墨烯的制备方法及其处理抗生素水体的应用。

为实现这一目的，本发明提供了一种磺化石墨烯的制备方法，步骤如下：

(1)将氧化石墨烯加入去离子水中，开启搅拌的同时进行超声分散处理，得到氧化石墨烯分散液；

(2)向步骤(1)得到的氧化石墨烯分散液中添加氯磺酸，回流冷却干燥得到磺化氧化石墨烯；

(3)对步骤(2)得到的磺化氧化石墨烯进行辐照处理，得到磺化石墨烯。

其中，步骤(1)所述的氧化石墨烯分散液的质量浓度为0.05～0.1％，超声分散时间为：10～20分钟。

步骤(2)所述添加的氯磺酸与氧化石墨烯之间的质量比为10～15：1。

本发明还提供了一种磺化石墨烯对水体中的抗生素的处理过程，步骤如下：

(1)量取20毫升浓度为200ppm的抗生素置于250ml的玻璃烧杯中，加入磺化石墨烯，得到混合溶液；

(2)向步骤(2)的混合溶液中通入臭氧，并进行搅拌，得到搅拌混合液；

(3)将步骤(2)的搅拌混合液通过硅藻土进行过滤，使用紫外-可见分光光度计对过滤后的抗生素水体进行检测。

其中。步骤(1)所述的混合溶液中磺化石墨烯的浓度为0.5～2mg/ml。

步骤(2)所述的搅拌速度为300～500r/min，搅拌时间2～3h。

有益效果：采用本发明方法处理被抗生素污染的水体时，一方面磺化石墨烯被用作催化剂，能够显著提高臭氧对抗生素的降解速度，另一方面利用磺化石墨烯在吸附去除抗生素时，其sp2杂化的六元环结构能与抗生素的苯环发生π-π键作用，对抗生素有很高的去除效率，具有非常好的吸附效果。因此，采用磺化石墨烯对被抗生素污染的水体进行处理时，即能降解水体中的抗生素，又能对水体中的抗生素及其降解产物产生吸附作用，二者协同进行，对水体中的抗生素降解的同时，还能促进磺化石墨烯对抗生素的吸附效果，最后通过硅藻土进行过滤使得水体中的抗生素能够得到比较彻底的去除，因此，采用本发明方法处理被抗生素污染的水体具有非常好的效果。

附图说明

图1为本发明磺化石墨烯样品的扫描电镜图；

图2(a)为磺化石墨烯样品的红外光谱图；

(b)为磺化石墨烯样品的拉曼光谱图；

图3各实施例中磺化石墨烯对各种抗生素的吸附效率。

具体实施方式

实施例1

磺化石墨烯的制备：

(1)将氧化石墨烯加入去离子水中，开启搅拌，同时进行超声分散10分钟，得到浓度为0.05％的氧化石墨烯分散液；

(2)按照氯磺酸与氧化石墨烯的质量比为15:1的比例向步骤(1)得到的氧化石墨烯分散液中添加氯磺酸，回流冷却干燥得到磺化氧化石墨烯；

(3)对步骤(2)得到的磺化氧化石墨烯进行辐照处理，得到磺化石墨烯。

该方法制备的磺化石墨烯用于处理水中的恩诺沙星的过程及性能评价：

量取20毫升浓度为200ppm的恩诺沙星溶液于250毫升的玻璃烧杯中，加入磺化石墨烯，得到石墨烯浓度为1.5mg/ml的混合溶液，然后向混合溶液中通入臭氧，并以300r/min的搅拌速度搅拌2h，得到搅拌混合液，将搅拌混合液通过硅藻土进行过滤，使用紫外-可见分光光度计进行结果表征。

紫外-可见分光光度计测试结果表明：磺化石墨烯在2h内对恩诺沙星吸附率为98.5％，吸附量为351mg/g。

实施例2

磺化石墨烯的制备

(1)将氧化石墨烯加入去离子水中，开启搅拌，同时进行超声分散20分钟，得到浓度为0.1％的氧化石墨烯分散液；

(2)按照氯磺酸与氧化石墨烯的质量比为10:1的比例向步骤(1)得到的氧化石墨烯分散液中添加氯磺酸，回流冷却干燥得到磺化氧化石墨烯；

(3)对步骤(2)得到的磺化氧化石墨烯进行辐照处理，得到磺化石墨烯。

该方法制备的磺化石墨烯用于处理水中的盐酸四环素的过程及性能评价：

量取20毫升浓度为200ppm的盐酸四环素溶液于250毫升的玻璃烧杯中，加入磺化石墨烯，得到石墨烯浓度为0.8mg/ml的混合溶液，然后向混合溶液中通入臭氧，并以400r/min的搅拌速度搅拌3h，得到搅拌混合液，将搅拌混合液通过硅藻土进行过滤，使用紫外-可见分光光度计进行结果表征。

紫外-可见分光光度计测试结果表明：磺化石墨烯在2h内对盐酸四环素的吸附率为98％，吸附量为326mg/g。

实施例3

磺化石墨烯的制备同实施例1

该方法制备的磺化石墨烯用于处理水中的土霉素的过程及性能评价：

量取20毫升浓度为200ppm的土霉素溶液于250毫升的玻璃烧杯中，加入磺化石墨烯，得到石墨烯浓度为1mg/ml的混合溶液，然后向混合溶液中通入臭氧，并以300r/min的搅拌速度搅拌2h，得到搅拌混合液，将搅拌混合液通过硅藻土进行过滤，使用紫外-可见分光光度计进行结果表征。

紫外-可见分光光度计测试结果表明：磺化石墨烯在2h内对土霉素的吸附率为96.7％，吸附量为309mg/g。

对比实施例1

磺化石墨烯的制备同实施例1

磺化石墨烯吸附水中的土霉素的过程及性能评价：

量取20毫升浓度为200ppm的土霉素溶液于250毫升的玻璃烧杯中，加入磺化石墨烯，得到石墨烯浓度为1mg/ml的混合溶液，将混合好的液体在300r/min的搅拌速度下保持2h，得到搅拌混合液，将搅拌混合液通过硅藻土进行过滤，使用紫外-可见分光光度计进行结果表征。

紫外-可见分光光度计测试结果表明：磺化石墨烯在2h内对土霉素吸附率为82.7％，吸附量为169mg/g。