一种无金属碳基材料在处理四环素类抗生素污染中的应用

本发明涉及一种mof-5为模板衍生的超大比表面积的无金属碳基材料在处理四环素类抗生素污染中的应用，属于抗生素污染处理领域。

背景技术：

1、随着人类社会工业化、现代化进程的加快，环境问题日益突出。抗生素作为有效抑制微生物生长的一类化合物，对大多数革兰氏阳性菌、阴性菌、支原体等，都有较强的作用，而且随着研究的深入，大量的抗生素被当做促进剂用于畜牧养殖领域，并得到广泛的使用。然而，抗生素具有稳定的结构，摄入体内后很难被消化吸收，多数以原药的形式随粪便和尿液排入环境而造成污染。据报道，四环素类抗生素是迄今为止使用最广泛的一类广谱抗生素之一，目前，在土壤、废水、地下水、甚至饮用水中都有检测到四环素类抗生素的残留。

2、目前，针对水体中污染物的处理方法主要包括生物法、物理法、化学法和高级氧化法等。而吸附法作为物理法中的一种，由于成本低、操作简单、效率高等，已被广泛的应用于环境处理领域。目前常用的吸附剂金属有机框架材料，虽然吸附效果较好，但稳定性差，在水处理过程中容易金属溢出，造成二次污染。而传统的无金属吸附剂有活性炭、碳纳米管和沸石等，这些吸附剂存在吸附量小、选择性不佳、难以回收利用等缺点。

技术实现思路

1、针对现有技术存在的问题，本发明提供了一种无金属碳基材料的新用途，即在氮气气氛下，将mof-5材料置于1000-1100℃下煅烧制得无金属碳基材料，然后将无金属碳基材料应用在处理四环素类抗生素污染中。

2、本发明目的通过如下技术方案实现：

3、(1)将六水合硝酸锌和对苯二甲酸置于溶剂中搅拌混匀，超声处理10-20min后，将混合液转移到聚四氟乙烯衬里的高压釜中，置于鼓风干燥箱于120℃下反应24h，待固液分离后，固体用n,n-二甲基甲酰胺(dmf)洗3次，将产物置于真空干燥箱中干燥，得到mof-5材料；

4、所述六水合硝酸锌和对苯二甲酸的摩尔比为1-3:1；

5、(2)将mof-5材料在氮气气氛下，以10℃/min的加热速率升温至1000-1100℃下煅烧，制得黑色无金属碳基材料；

6、(3)将无金属碳基材料添加到含四环素类抗生素的废水中，在ph5-7下进行吸附，静置沉降过滤测试上清液中剩余抗生素浓度。

7、所述四环素类抗生素包括盐酸金霉素(ctc)、四环素(tc)和土霉素(otc)。

8、本发明技术方案具有以下优点：

9、(1)本发明以mof-5为模板，在1000-1100℃下煅烧碳化，zn金属蒸发，获得具有高比表面积，高孔隙率的无金属碳材料；n2吸附-脱附曲线表明，mof-5在1000℃煅烧60min可达到最大比表面积(2298.838m2·g-1)，是mof-5的6倍；

10、(2)本发明无金属碳基材料对四环素类抗生素表现出优异的吸附性能，其中对盐酸金霉素(ctc)吸附效果最佳，是商业活性炭的8倍，同时也远远优于已报道的吸附剂，无金属碳基材料重复4次后仍对ctc具有较高的吸附效果(1379.3mg·g-1)，表明其具有良好的重复使用性；该吸附剂对四环素和土霉素也有较好的去除率，因此该吸附剂在对于去除水体中的抗生素具有巨大的潜力。

技术特征：

1.一种无金属碳基材料在处理四环素类抗生素污染中的应用；

2.根据权利要求1所述的应用，其特征在于:mof-5材料是将六水合硝酸锌、对苯二甲酸置于溶剂中搅拌均匀后，超声处理10-20min，将混合液置于120℃反应24h，待固液分离后，固体用n,n-二甲基甲酰胺洗涤3次，干燥制得。

技术总结
本发明公开了一种无金属碳基材料在处理四环素类抗生素污染中的应用；所述无金属碳基材料是在氮气气氛下，将MOF‑5材料置于1000‑1100℃下煅烧制得；本发明无金属碳基材料对四环素类抗生素表现出快速且优异的吸附性能，本发明以金属有机框架为模板衍生的无金属碳基材料材料不仅继承了MOF超大的比表面积，而且不会对水体造成金属溢出的二次污染，该吸附剂在对于去除水体中的抗生素具有巨大的潜力。

技术研发人员：胡天丁,张宇晨,陕绍云,蒋丽红,杜国华,陈欣宇
受保护的技术使用者：昆明理工大学
技术研发日：
技术公布日：2024/1/15