CN105268410A - 一种抗生素吸附膜的制备方法及使用方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种抗生素吸附膜的制备方法，属于有机-无机复合膜制备技术领域。所述制备方法为：步骤一将可溶性壳聚糖溶于冰乙酸水溶液中，记为溶液A；步骤二将硝酸镧溶于水，配成溶液，记为溶液B；步骤三取一定量的溶液A和溶液B混合，加入甘油并搅拌，记为溶液C；步骤四将溶液C置于培养皿中，铺展均匀，将培养皿放入干燥箱中干燥，制成干燥复合膜；步骤五将干燥复合膜与培养皿分离，制成抗生素吸附膜。本发明还公开了上述抗生素吸附膜的使用方法，使用方法为将抗生素吸附膜投入抗生素的废水中并搅拌。本发明制成的抗生素吸附膜成本低廉，制备简单，降解率高，使用方便，尤其适用于抗生素类药物废水的处理。

Description

一种抗生素吸附膜的制备方法及使用方法

技术领域

本发明具体涉及一种抗生素吸附膜的制备方法及使用方法，属于有机-无机复合膜制备技术领域。

背景技术

抗生素是抗微生物药物中的一大类，是生物在代谢过程中产生的化学物质；抗生素使用后通常一大部分以药物原形随粪便排出，抗生素在污水处理厂进出水中含量非常高，致使流域水体受抗生素污染，规模化养殖场动物粪便中抗生素浓度也很高，养殖场中抗生素的使用和排放是地表环境中抗生素的重要来源之一。虽然抗生素释放到土壤、水和空气中，会重新分配，但抗生素容易吸附和累积在土壤和水环境中，对其造成伤害。因此消除水环境中的抗生素残留对保障水资源安全和人类生存都具有重要的研究意义。

基于抗生素对人类造成的严重危害，目前处理抗生素的物理方法主要有吸附、混凝、膜分离方法。膜分离技术主要利用膜的选择分离功能，实现抗生素分子与水分子的分离，膜分离技术具有高效、节能、操作简单、适用强等优点。

壳聚糖称为脱乙酰甲壳素聚氨基葡萄糖，广泛存在于自然界中，比如虾蟹等甲壳类动物壳中或是低等植物的细胞壁中，是地球上广泛存在的有机资源，壳聚糖粘度大，成膜性好，具有很强的吸附性，对药物废水的处理效果很好。稀土元素具有极强的化学活性，稀土镧在稀土矿中存在含量高而且用途广，在水处理方面广泛用于吸附剂改性研究。目前，关于壳聚糖作为药物废水絮凝剂的技术有很多，普遍存在絮凝效果差，吸附效率低，操作复杂等问题。本发明主要是用壳聚糖-稀土复合膜来取代絮凝剂，通过膜与废水充分接触吸附废水中的抗生素，将膜取出后该抗生素已被吸附降解，避免了废水与絮凝剂分离的复杂过程。

发明内容

因此，本发明目的是提供一种成本低廉，制备简单，降解率高，使用方便的抗生素吸附膜的制备方法，所述制备方法包括以下步骤：

步骤一将可溶性壳聚糖溶于冰乙酸水溶液中，记为溶液A；

步骤二将硝酸镧溶于水，配成溶液，记为溶液B；

步骤三取一定量的溶液A和溶液B混合，加入甘油并搅拌，记为溶液C；

步骤四将溶液C置于培养皿中，铺展均匀，将培养皿放入干燥箱中干燥，制成干燥复合膜；

步骤五将干燥复合膜与培养皿分离，制成抗生素吸附膜。

进一步的，所述步骤一具体为将可溶性壳聚糖溶于配置好的2％的冰乙酸水溶液中，磁力搅拌至壳聚糖粉末完全溶解，记为溶液A。

进一步的，所述步骤三具体为取一定量的溶液A和溶液B混合，其中溶液A质量mA与溶液B的质量mB之比为10：1≤mA：mB≤10：3，加入甘油，磁力搅拌24小时，记为溶液C，将溶液C置于超声清洗器中，振荡30min。

进一步的，所述步骤四具体为将溶液C置于培养皿中，其中溶液C的体积V为3.5mL≤V≤5mL，培养皿使用6cm玻璃培养皿，铺展均匀，将培养皿放入电热鼓风干燥箱中，60℃干燥12小时，制成干燥复合膜。

进一步的，所述步骤五具体为将干燥复合膜与培养皿分离，分离方法为用2％的NaOH溶液浸泡，使干燥复合膜与培养皿分开，制成抗生素吸附膜。

本发明还提供了一种抗生素吸附膜的使用方法，所述使用方法为将上述方法制成的抗生素吸附膜投入抗生素废水中并搅拌。

进一步的，所述使用方法中用抗生素吸附膜首先用蒸馏水冲洗至中性，室温下干燥，再投入抗生素废水中并磁力搅拌。

壳聚糖本身具有抑菌的效果，比一般的抑菌剂效果好而且无毒，而且稀土离子也被发现有抗癌、杀菌等药理作用。壳聚糖在水处理中起着吸附架桥作用和网捕作用，稀土离子起到了吸附电中和作用以及压缩双电层作用，二者相互配合能够发挥更好的吸附效果。

本发明的有益效果在于：本发明的一种抗生素吸附膜的制备方法及使用方法中，壳聚糖来源广泛，价格低廉，经济实惠。稀土镧在稀土矿中储量丰富，产量大，用复合膜的硝酸镧，纯度要求低，易于制得。两者混合能够很好的治理药物废水，降解率高。本发明主要针对药物废水中残留抗生素的处理，废水处理后，只需要将膜取出，不需要与絮凝剂分离，操作简单，能达到环保要求。本发明尤其适用于抗生素类药物废水的处理。

附图说明

图1为本发明具体实施方式1中荧光光谱仪的废水处理前后测试结果对比图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明的具体实施方式进行说明：

以下具体实施方式中使用的可溶性壳聚糖，也称为水溶性壳聚糖，是指能溶于水的壳聚糖。

具体实施方式1

1、准确量取冰乙酸20ml于1000ml容量瓶中，加蒸馏水定容，配制体积分数为2％的醋酸溶液备用。

2、取0.5g壳聚糖粉末置于100ml烧杯中，加入20ml2％的醋酸溶液，用磁力搅拌至壳聚糖完全溶解，溶液呈透明状，配成溶液A。

3、取0.05g硝酸镧置于100ml烧杯中，加入20ml蒸馏水，使硝酸镧完全溶解，配成溶液B。

4、将溶液A和B混合在另一个100ml的烧杯中，加入0.8g甘油，磁力搅拌24h。此时壳聚糖和硝酸镧的质量比为10:1，甘油质量浓度为2％，溶液体积为40ml，加入甘油的体积忽略不计，记为溶液C。

5、将C置于超声清洗器中，超声振荡30min，去除气泡。

6、准确量取溶液C，3.5ml于直径为6mm的玻璃培养皿中，铺展均匀。

7、将铺好膜的培养皿置于电热鼓风干燥箱中，保持60℃干燥12小时，最终制得干燥复合膜。

8、配制好1000ml质量浓度为2％的NaOH溶液，加入20ml于培养皿中，浸泡，直至膜与培养皿分开。

9、再将膜用蒸馏水冲洗，直至洗出的水为中性，室温下干燥待用。此时的膜均匀，硬度和柔韧性都比较好。

10、将制好的复合膜放入浓度为80mg/L，25ml左氧氟沙星溶液中，室温下用磁力搅拌器搅拌30min，将膜取出，测试溶液的荧光强度。

用于处理模拟抗生素左氧氟沙星废水，药品溶液降解前后的荧光强度采用F4500型荧光光谱仪测试，最大荧光激发波长和发射波长分别为370nm，500nm。进行荧光强度测试后，按照计算降解率，其中，I₀为处理前的药物废水的荧光强度，I为经过膜处理后的药物废水的荧光强度，计算出的降解率为65.23％。

具体实施方式2

1、准确量取冰乙酸20ml于1000ml容量瓶中，加蒸馏水定容，配制体积分数为2％的醋酸溶液备用。

2、取0.5g壳聚糖粉末置于100ml烧杯中，加入20ml2％的醋酸溶液，用磁力搅拌至壳聚糖完全溶解，溶液呈透明状，配成溶液A。

3、取0.10g硝酸镧置于100ml烧杯中，加入20ml蒸馏水，使硝酸镧完全溶解，配成溶液B。

4、将溶液A和B混合在另一个100ml的烧杯中，加入1.6g甘油，磁力搅拌20h。此时壳聚糖和硝酸镧的质量比为10:1，甘油质量浓度为4％，溶液体积为40ml，加入甘油的体积忽略不计，记为溶液C。

5、将C置于超声清洗器中，超声振荡20min，去除气泡。

6、准确量取溶液C，4.0ml于直径为6mm的玻璃培养皿中，铺展均匀。

7、将铺好膜的培养皿置于电热鼓风干燥箱中，保持70℃干燥10小时，最终制得干燥复合膜。

8、配制好1000ml质量浓度为2％的NaOH溶液，加入20ml于培养皿中，浸泡，直至膜与培养皿分开。

9、再将膜用蒸馏水冲洗，直至洗出的水为中性，室温下干燥待用。此时的膜均匀，硬度和柔韧性都比较好。

10、将制好的复合膜放入浓度为80mg/L，30ml左氧氟沙星溶液中，室温下用磁力搅拌器搅拌25min，将膜取出，测试溶液的荧光强度。药品降解率为70.34％。

具体实施方式3

1、准确量取冰乙酸20ml于1000ml容量瓶中，加蒸馏水定容，配制体积分数为2％的醋酸溶液备用。

2、取0.5g壳聚糖粉末置于100ml烧杯中，加入20ml2％的醋酸溶液，用磁力搅拌至壳聚糖完全溶解，溶液呈透明状，配成溶液A。

3、取0.15g硝酸镧置于100ml烧杯中，加入20ml蒸馏水，使硝酸镧完全溶解，配成溶液B。

4、将溶液A和B混合在另一个100ml的烧杯中，加入2.0g甘油，磁力搅拌18h。此时壳聚糖和硝酸镧的质量比为10:3，甘油质量浓度为5％，溶液体积为40ml，加入甘油的体积忽略不计，记为溶液C。

5、将C置于超声清洗器中，超声振荡40min，去除气泡。

6、准确量取溶液C，4.5ml于直径为6mm的玻璃培养皿中，铺展均匀。

7、将铺好膜的培养皿置于电热鼓风干燥箱中，保持80℃干燥8小时，最终制得干燥复合膜。

8、配制好1000ml质量浓度为2％的NaOH溶液，加入20ml于培养皿中，浸泡，直至膜与培养皿分开。

9、再将膜用蒸馏水冲洗，直至洗出的水为中性，室温下干燥待用。此时的膜均匀，硬度和柔韧性都比较好。

10、将制好的复合膜放入浓度为80mg/L，20ml左氧氟沙星溶液中，室温下用磁力搅拌器搅拌15min，将膜取出，测试溶液的荧光强度。药品降解率，为72.86％。

具体实施方式4

1、准确量取冰乙酸20ml于1000ml容量瓶中，加蒸馏水定容，配制体积分数为2％的醋酸溶液备用。

2、取0.5g壳聚糖粉末置于100ml烧杯中，加入20ml2％的醋酸溶液，用磁力搅拌至壳聚糖完全溶解，溶液呈透明状，配成溶液A。

3、取0.20g硝酸镧置于100ml烧杯中，加入20ml蒸馏水，使硝酸镧完全溶解，配成溶液B。

4、将溶液A和B混合在另一个100ml的烧杯中，加入3.2g甘油，磁力搅拌22h。此时壳聚糖和硝酸镧的质量比为10:3，甘油质量浓度为8％，溶液体积为40ml，加入甘油的体积忽略不计，记为溶液C。

5、将C置于超声清洗器中，超声振荡50min，去除气泡。

6、准确量取溶液C，5.0ml于直径为6mm的玻璃培养皿中，铺展均匀。

7、将铺好膜的培养皿置于电热鼓风干燥箱中，保持90℃干燥6小时，最终制得干燥复合膜。

8、配制好1000ml质量浓度为2％的NaOH溶液，加入20ml于培养皿中，浸泡，直至膜与培养皿分开。

9、再将膜用蒸馏水冲洗，直至洗出的水为中性，室温下干燥待用。此时的膜均匀，硬度和柔韧性都比较好。

10、将制好的复合膜放入浓度为80mg/L，15ml左氧氟沙星溶液中，室温下用磁力搅拌器搅拌20min，将膜取出，测试溶液的荧光强度。药品降解率，为68.54％。

以上各具体实施方式为实验室中进行实验，本领域技术人员也可以将以上制备方法及使用方法推广到生产实践中。

以上所述是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明所述原理的前提下，还可以作出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (7)

1.一种抗生素吸附膜的制备方法，其特征在于，所述制备方法包括以下步骤：

步骤一将可溶性壳聚糖溶于冰乙酸水溶液中，记为溶液A；

步骤二将硝酸镧溶于水，配成溶液，记为溶液B；

步骤三取一定量的溶液A和溶液B混合，加入甘油并搅拌，记为溶液C；

步骤四将溶液C置于培养皿中，铺展均匀，将培养皿放入干燥箱中干燥，制成干燥复合膜；

步骤五将干燥复合膜与培养皿分离，制成抗生素吸附膜。

2.如权利要求1所述的抗生素吸附膜的制备方法，其特征在于，所述步骤一具体为将可溶性壳聚糖溶于配置好的2％的冰乙酸水溶液中，磁力搅拌至壳聚糖粉末完全溶解，记为溶液A。

3.如权利要求1所述的抗生素吸附膜的制备方法，其特征在于，所述步骤三具体为取一定量的溶液A和溶液B混合，其中溶液A质量mA与溶液B的质量mB之比为10：1≤mA：mB≤10：3，加入甘油，磁力搅拌24小时，记为溶液C，将溶液C置于超声清洗器中，振荡30min。

4.如权利要求1所述的抗生素吸附膜的制备方法，其特征在于，所述步骤四具体为将溶液C置于培养皿中，其中溶液C的体积V为3.5mL≤V≤5mL，培养皿使用6cm玻璃培养皿，铺展均匀，将培养皿放入电热鼓风干燥箱中，60℃干燥12小时，制成干燥复合膜。

5.如权利要求1所述的抗生素吸附膜的制备方法，其特征在于，所述步骤五具体为将干燥复合膜与培养皿分离，分离方法为用2％的NaOH溶液浸泡，使干燥复合膜与培养皿分开，制成抗生素吸附膜。

6.一种抗生素吸附膜的使用方法，其特征在于，所述使用方法为将权利要求1至5任一项所述方法制成的抗生素吸附膜投入抗生素的废水中并搅拌。

7.如权利要求6所述的抗生素吸附膜的使用方法，其特征在于，所述使用方法中用抗生素吸附膜首先用蒸馏水冲洗至中性，室温下干燥，再投入抗生素的废水中并磁力搅拌。