本發(fā)明具體涉及一種吸附劑的制備方法，更具體地說涉及一種去除水中阿莫西林和氨芐西林的吸附劑的制備方法，屬于環(huán)境水污染處理技術。
背景技術：
中國是抗生素的生產(chǎn)和使用大國，我國水環(huán)境中頻繁檢出高濃度抗生素。中國2010年的抗生素銷售總額占世界抗生素銷售總額的三分之一多。中國科學院廣州地球化學研究所發(fā)布的一項研究結(jié)果顯示，2013年中國抗生素總使用量超過16萬噸，珠江流域中，濃度最高的抗生素是阿莫西林(AMX)，達到3384ng/L。我國地表水中已有約68種抗生素被檢出，其中包括β-內(nèi)酰胺類、四環(huán)素類、磺胺類、大環(huán)內(nèi)酯類等。抗生素的濫用給水環(huán)境系統(tǒng)帶來不利影響：產(chǎn)生耐藥性細菌，影響水生動植物的生命活動，給人體健康帶來潛在威脅。目前常采用吸附法對其廢水進行處理，吸附法是指利用多孔固體物對水中污染物進行吸收分離的水處理過程，具有成本低、工藝簡單、操作簡單等優(yōu)點，常見的吸附劑主要有活性炭、膨潤土、沸石、硅藻土、高嶺土、焦炭、木屑等。
凹凸棒土，簡稱凹土，理論化學式為Mg5Si8O20(OH)2(OH2)4·4H2O，具有鏈層狀結(jié)構(gòu)，是一種廣泛分布于我國江蘇、貴州、安徽等地的粘土礦物，是我國最豐富的天然礦物之一。凹土具有吸附性、抗鹽性、熱穩(wěn)定性等特性，被稱為“萬用之土”、“千土之王”。凹土具有獨特的晶體結(jié)構(gòu)，晶體形狀多樣，有針狀、棒狀、纖維狀或纖維集合狀，使其具有較高的吸附脫色性能，并且耐高溫、抗鹽堿，具有良好的膠體性質(zhì)。由于凹土原礦存在一定的礦物學局限性，為改善凹土質(zhì)量，提高凹土的比表面積及其表面電荷數(shù)，改善其結(jié)構(gòu)通道以適應或滿足工業(yè)上的各種需求，通常對凹土進行改性，增加其比表面積，從而提高吸附容量；或一定程度上改變凹土表面性質(zhì)，從而提高膠體的懸浮穩(wěn)定性；增強材料的界面復合功能，從而改善材料的理化性能。如果能很好的制備方法將其改性，則可針對性很好地吸附并去除水中的阿莫西林和氨芐西林。
技術實現(xiàn)要素：
本發(fā)明的目的是提供一種去除水中阿莫西林和氨芐西林的吸附劑的制備方法，該方法制備的吸附劑原料天然、儲量豐富、成本低廉、無毒害作用、不產(chǎn)生二次污染。對目標污染物吸附容量較大且性能穩(wěn)定。同時制備方法簡單易行，成本低廉，對設備要求不高，實際操作性強，可實施產(chǎn)業(yè)化，具有廣闊的市場前景。
本發(fā)明是通過以下技術方案實現(xiàn)的：
本發(fā)明的去除水中阿莫西林和氨芐西林的吸附劑的制備方法，其包括以下步驟：
預處理：將凹凸棒土洗滌，過濾，放入烘箱烘干，研磨成粉末，過篩后得到預處理后的凹凸棒土；
酸化：將預處理后的凹凸棒土加入鹽酸，恒溫振蕩，超聲處理，用離心機分離固液數(shù)次，用蒸餾水沖洗至洗液pH值到中性，烘干，研磨過篩后得到酸化凹凸棒土；
水熱反應：將酸化凹凸棒土和殼聚糖在蒸餾水中混合，調(diào)節(jié)pH值，超聲分散后形成的懸浮液倒入聚四氟乙烯水熱釜中水熱碳化反應；水熱碳化反應后的產(chǎn)物用離心機離心分離，洗滌后烘干，研磨過篩，得到用于去除水中阿莫西林和氨芐西林的吸附劑。
本發(fā)明上述的制備方法，其進一步的技術方案是步驟(b)中所述鹽酸濃度為0.2-0.5mol/L，鹽酸用量為5-10mL/g·凹凸棒土。
本發(fā)明上述的制備方法，其進一步的技術方案還可以是步驟(b)中所述振蕩條件：振蕩溫度為10-40℃，振蕩時間為10-60min。
本發(fā)明上述的制備方法，其進一步的技術方案還可以是步驟(c)中所述殼聚糖的投加量為碳:土＝1:1-4:1。
本發(fā)明上述的制備方法，其進一步的技術方案還可以是步驟(c)所述調(diào)節(jié)pH值為4-9。
本發(fā)明上述的制備方法，其進一步的技術方案還可以是步驟(c)所述水熱碳化反應溫度為100-180℃，反應時間為6-12h；所述的洗滌條件為去離子水和乙醇交替洗滌。
本方法以水熱法為技術依托，以生物質(zhì)碳源殼聚糖為改性劑對凹土進行有機化改性。水熱反應時，殼聚糖分子發(fā)生脫水聚合反應，生成線狀或枝狀寡聚糖，當溶液達到臨界過飽和度的時候，線狀或枝狀寡聚糖進一步進行分子間的脫水反應，相互交連，快速成核，溶液中的生長基元在核的表面均勻生長，直到反應結(jié)束。一方面天然凹土經(jīng)碳負載后表面形貌發(fā)生了明顯改變，由原來大小不一的針棒狀結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)變成多孔隙結(jié)構(gòu)，出現(xiàn)了大量架空的孔洞，并有碳顆粒負載在表面，分散性和內(nèi)比表面積較天然凹土均大大提升，其吸附性能得到明顯提升；另一方面經(jīng)有機改性后的凹土表面含有C-H、C＝O等有機基團，具有很好的親有機性，增強了其對阿莫西林和氨芐西林的吸附能力。
本發(fā)明與現(xiàn)有技術相比，具有以下優(yōu)點和效果：
1、吸附容量較大且性能穩(wěn)定。一定條件下對阿莫西林和氨芐西林的去除率可達到80％。2、脫附再生能力較高，可循環(huán)使用。一次脫附再生后吸附劑的吸附容量能達到再生前的90％，5次脫附再生循環(huán)之后,吸附劑的吸附容量能達到再生前的55％～60％。
3、本發(fā)明的吸附劑制備工藝過程簡單，對設備要求不高，可實施產(chǎn)業(yè)化，且易于保存和運輸，使用方便，具有廣闊的市場前景。
4、具有良好的經(jīng)濟和環(huán)境效益。本發(fā)明的吸附劑制備成本低，原材料凹凸棒土和殼聚糖來源廣泛、成本低廉。作為一種廉價的高效吸附劑用來替代傳統(tǒng)的昂貴的吸附劑，不但可以減輕環(huán)境污染，同時還能夠提高資源利用率。
附圖說明
圖1為本發(fā)明的工藝流程示意圖
具體實施方式
下面結(jié)合實施例對本發(fā)明作進一步詳細描述。但是本發(fā)明不限于所給出的例子。
實施例1
(1)預處理：于凹土中加入一定量的去離子水洗滌去除上層漂浮物和下層泥沙，再用二次去離子水洗滌至pH值為7.0，過濾，放入烘箱105℃烘干，研磨成粉末，過200目篩，置于干燥密閉容器中保存?zhèn)溆谩?/p>
(2)取10g經(jīng)預處理的凹土，加入0.5mol/L鹽酸100mL，于10℃下恒溫振蕩10-60min，超聲10min，用離心機分離固液數(shù)次，用蒸餾水沖洗至洗液pH值接近中性，105℃烘干，研磨，過100目篩，密封保存，即得酸化凹土。
(3)取2.5g酸化凹土，加入殼聚糖10g，在40mL的蒸餾水中混合。調(diào)節(jié)pH值至7，超聲分散1h，形成的懸浮液倒入50mL聚四氟乙烯水熱釜中(填充率80％)，于160℃下水熱碳化8小時。水熱反應后的產(chǎn)物用離心機離心分離(8000r/min)，用去離子水和乙醇交替洗滌，得到的產(chǎn)物于60℃下烘干至恒重，研磨過200目篩，得到碳改性凹土。
配制100ml含有阿莫西林和氨芐西林的模擬廢水，兩種抗生素的初始濃度均為200mg/L，溶液pH為7。投入制得的碳改性凹土0.5g，30℃條件下振蕩反應12h。碳改性凹土對阿莫西林和氨芐西林的吸附量分別達到29.5mg/g和27.8mg/g，對阿莫西林和氨芐西林的去除率分別達到73.75％和69.50％.
實施例2
(1)預處理：于凹土中加入一定量的去離子水洗滌去除上層漂浮物和下層泥沙，再用二次去離子水洗滌至pH值為7.0，過濾，放入烘箱105℃烘干，研磨成粉末，過200目篩，置于干燥密閉容器中保存?zhèn)溆谩?/p>
(2)取10g經(jīng)預處理的凹土，加入0.4mol/L鹽酸80mL，于30℃下恒溫振蕩50min，超聲10min，用離心機分離固液數(shù)次，用蒸餾水沖洗至洗液pH值接近中性，105℃烘干，研磨，過100目篩，密封保存，即得酸化凹土。
(3)取2.5g酸化凹土，加入殼聚糖7.5g，在40mL的蒸餾水中混合。調(diào)節(jié)pH值至7，超聲分散1h，形成的懸浮液倒入50mL聚四氟乙烯水熱釜中(填充率80％)，于180℃下水熱碳化10小時。水熱反應后的產(chǎn)物用離心機離心分離(8000r/min)，用去離子水和乙醇交替洗滌，得到的產(chǎn)物于60℃下烘干至恒重，研磨過200目篩，得到碳改性凹土。
配制100ml含有阿莫西林和氨芐西林的模擬廢水，兩種抗生素的初始濃度均為200mg/L，溶液pH為7。投入制得的碳改性凹土0.5g，30℃條件下振蕩反應12h。碳改性凹土對阿莫西林和氨芐西林的吸附量分別達到32.5mg/g和31.2mg/g，對阿莫西林和氨芐西林的去除率分別達到81.25％和78％。
實施例3
(1)預處理：于凹土中加入一定量的去離子水洗滌去除上層漂浮物和下層泥沙，再用二次去離子水洗滌至pH值為7.0，過濾，放入烘箱105℃烘干，研磨成粉末，過200目篩，置于干燥密閉容器中保存?zhèn)溆谩?/p>
(2)取10g經(jīng)預處理的凹土，加入0.2mol/L鹽酸60mL，于40℃下恒溫振蕩60min，超聲10min，用離心機分離固液數(shù)次，用蒸餾水沖洗至洗液pH值接近中性，105℃烘干，研磨，過100目篩，密封保存，即得酸化凹土。
(3)取2.5g酸化凹土，加入殼聚糖7.5g，在40mL的蒸餾水中混合。調(diào)節(jié)pH值至9，超聲分散1h，形成的懸浮液倒入50mL聚四氟乙烯水熱釜中(填充率80％)，于180℃下水熱碳化12小時。水熱反應后的產(chǎn)物用離心機離心分離(8000r/min)，用去離子水和乙醇交替洗滌，得到的產(chǎn)物于60℃下烘干至恒重，研磨過200目篩，得到碳改性凹土。
配制100ml含有阿莫西林和氨芐西林的模擬廢水，兩種抗生素的初始濃度均為200mg/L，溶液pH為7。投入制得的碳改性凹土0.5g，30℃條件下振蕩反應12h。碳改性凹土對阿莫西林和氨芐西林的吸附量分別達到32mg/g和31.8mg/g，對阿莫西林和氨芐西林的去除率分別達到80％和79.5％。