一種生物友好型卵磷脂/蛭石復(fù)合材料及其制備方法與應(yīng)用
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于礦物材料技術(shù)及抗生素污染治理技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種生物友好型卵磷脂/蛭石復(fù)合材料及其制備方法與應(yīng)用。
【背景技術(shù)】
[0002]自抗生素被發(fā)現(xiàn)以來(lái)，隨著人類認(rèn)識(shí)水平的提高和科學(xué)的進(jìn)步，越來(lái)越多種類和數(shù)量的抗生素運(yùn)用到現(xiàn)實(shí)的生活中，由此帶來(lái)的抗生素濫用危害也更為凸顯。四環(huán)素類抗生素作為一種廣普性的抗生素，其具有較廣的抗菌性、促進(jìn)動(dòng)物生長(zhǎng)、預(yù)防和治療疾病等特性，被廣泛應(yīng)用于人類和動(dòng)物的疾病治療及作為飼料添加劑在畜禽養(yǎng)殖中大規(guī)模使用。土霉素作為四環(huán)素類抗生素的一種，在畜牧業(yè)中被大量使用，但對(duì)其的濫用不僅增加微生物的抗藥性，產(chǎn)生耐藥菌，且通過動(dòng)物體內(nèi)的累積最終對(duì)人類健康造成危害。因此，去除環(huán)境中殘留的土霉素是必要和迫切的。
[0003]吸附法以處理成本低、操作方便、便于回收利用及減少二次污染等優(yōu)點(diǎn)而常被用于抗生素污染的修復(fù)。傳統(tǒng)的活性炭和新興的石墨烯、碳納米管等吸附劑，雖能有效吸附抗生素，但其重復(fù)利用性低且價(jià)格昂貴。蛭石作為價(jià)格低廉、儲(chǔ)量豐富的粘土礦物的一種，其具有較大的比表面積、穩(wěn)定的化學(xué)機(jī)械性能、良好的環(huán)境兼容性等特性，是對(duì)污染物進(jìn)行固定化的理想材料之一。由于粘土礦物的親水性，使其對(duì)疏水性有機(jī)物的吸附效果不佳，在有機(jī)污染物治理方面受到限制。故有必要對(duì)其進(jìn)行改性以增強(qiáng)疏水性、擴(kuò)大層間域，同時(shí)引入特定的吸附官能團(tuán)，使其利于對(duì)有機(jī)污染物進(jìn)行固定，拓展其在污染修復(fù)領(lǐng)域的應(yīng)用前景。
[0004]研究表明通過物理加工、化學(xué)修飾等改性方法可使粘土礦物的性能得到改善。近年來(lái)的研究多利用化學(xué)表面活性劑的插層改性使粘土礦物呈現(xiàn)疏水性并提高對(duì)抗生素的吸附性能。如十六燒基三甲基溴化錢改性蒙脫石吸附阿莫西林(Shuang xing Zha, YanZhou, Xiaoying Jin, Zuliang Chen.The removal of amoxicillin from wastewaterusing organo-
bentonite.Journal of Environmental Management.2013，129:569-576)、四環(huán)素(Niu Liu, Ming-xia Wang, Ming-ming Liu, et al.Sorpt1n of tetracycline onorgano-montmori11nites.Journal of Hazardous Materials
2012，225-226:28-35)等抗生素。然而，這些研究所用的季銨鹽陽(yáng)離子表面活性劑具有一定的毒性及生物相容性不足的缺點(diǎn)，易對(duì)環(huán)境中的微生物廣生影響。因此，為提改性后粘土礦物的生物友好性及吸附性能，本發(fā)明選用一種兩性生物表面活性劑一卵磷脂對(duì)蛭石進(jìn)行有機(jī)改性。目前，應(yīng)用卵磷脂/蛭石復(fù)合材料作為吸附劑用于抗生素的固定化還未見報(bào)道。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]為克服現(xiàn)有技術(shù)中的缺點(diǎn)和不足，本發(fā)明的首要目的在于提供一種安全穩(wěn)定、生物友好的卵磷脂/蛭石復(fù)合材料的制備方法。
[0006]本發(fā)明的另一個(gè)目的在于提供按上述制備方法所得的卵磷脂/蛭石復(fù)合材料在抗生素污染修復(fù)領(lǐng)域的應(yīng)用。
[0007]本發(fā)明的目的通過下述技術(shù)方案實(shí)現(xiàn):
基于蛭石層間陽(yáng)離子的交換性，一種生物友好型卵磷脂/蛭石復(fù)合材料的制備方法，包括如下步驟:
(1)將蛭石加入到一定量的去離子水中，隨后攪拌并超聲使其充分分散，得分散液；
(2)卵磷脂用一定體積的無(wú)水乙醇完全溶解，然后加入上述分散液中，所得懸浮液攪拌混合均勻后調(diào)節(jié)pH至酸性，然后水浴攪拌反應(yīng)24h，得改性產(chǎn)物溶液；
(3)將所得改性產(chǎn)物溶液進(jìn)行離心，所得沉淀洗滌至中性，然后干燥，研磨過篩得到所述卵磷脂改性蛭石復(fù)合材料。
[0008]優(yōu)選的，步驟(1)所述蛭石由蛭石原土經(jīng)沉淀法進(jìn)行提純，干燥后研磨過200目篩制得;
優(yōu)選的，步驟(1)所述超聲分散處理的溫度為常溫，處理時(shí)間為10~20min ;
優(yōu)選的，步驟(2)所述懸浮液中蛭石的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0.2°/『1% ;
優(yōu)選的，步驟(2)所述卵磷脂按照其摩爾量與步驟(1)所述蛭石質(zhì)量的比例為輕石=0.8?3.5mmol/g進(jìn)行投加；
優(yōu)選的，步驟(2)所述用于卵磷脂溶解的溶劑為無(wú)水乙醇，因卵磷脂是一種磷脂，易溶于醇、乙醚、氯仿等，難溶于水，考慮到安全性、操作性及與水的可互溶性，故選擇無(wú)水乙醇為溶劑。
[0009]優(yōu)選的，步驟(2)所述無(wú)水乙醇與步驟(1)所述去離子水的體積比為1:1至1:9(以100份體積計(jì)算)；
優(yōu)選的，步驟(2)所述調(diào)節(jié)pH值至酸性為調(diào)節(jié)pH值至2~4 ;
優(yōu)選的，步驟(2)所述水浴攪拌反應(yīng)的溫度為40°C -50°C ;
優(yōu)選的，步驟(3)所述離心為在4000 rpm轉(zhuǎn)速下離心5~10 min ；
優(yōu)選的，步驟(3)所述洗滌為先用無(wú)水乙醇洗滌，隨后用去離子水洗滌；
優(yōu)選的，步驟(3)所述干燥為在60°C下真空干燥24h。
[0010]根據(jù)上述制備方法可得到一種生物友好型卵磷脂改性蛭石復(fù)合材料。
[0011]所述卵磷脂改性蛭石復(fù)合材料可應(yīng)用于抗生素污染治理技術(shù)領(lǐng)域；
優(yōu)選的，所述卵磷脂改性蛭石復(fù)合材料可作為優(yōu)良的吸附劑用于土霉素污染治理領(lǐng)域。
[0012]本發(fā)明相對(duì)于現(xiàn)有技術(shù)具有如下的優(yōu)點(diǎn)及效果:
(1)本發(fā)明所用蛭石廉價(jià)易得、來(lái)源廣泛，環(huán)境友好，豐富的粘土礦物資源得到了有效利用；
(2)本發(fā)明首次將卵磷脂用于蛭石的有機(jī)改性，合成出一種新型的吸附材料。所用卵磷脂作為細(xì)胞膜結(jié)構(gòu)中的主要成分，對(duì)生物友好又可降解，無(wú)二次污染問題；
(3)本發(fā)明中材料制備過程簡(jiǎn)單易行，反應(yīng)條件溫和，能耗低，應(yīng)用前景廣闊；
(4)本發(fā)明所制備得到的新型吸附材料對(duì)抗生素的吸附具有吸附效率高、速度快的特點(diǎn)，且吸附效果基本不受環(huán)境pH和共存離子的影響，環(huán)境適應(yīng)能力優(yōu)異。
【附圖說(shuō)明】
[0013]圖1為實(shí)施例1制備的卵磷脂/蛭石復(fù)合材料(PC-VER，下同)和蛭石原礦(VER，下同)的XRD圖。
[0014]圖2為實(shí)施例1制備的卵磷脂/蛭石復(fù)合材料和蛭石原礦的FTIR圖。
[0015]圖3為不同時(shí)間內(nèi)卵磷脂/蛭石復(fù)合材料及蛭石原礦對(duì)土霉素的吸附曲線圖。
[0016]圖4為不同pH值下卵磷脂/蛭石復(fù)合材料及蛭石原礦對(duì)土霉素的吸附曲線圖。
[0017]圖5為不同離子強(qiáng)度下卵磷脂/蛭石復(fù)合材料及蛭石原礦對(duì)土霉素的吸附曲線圖，其中橫坐標(biāo)為1nic strength (離子強(qiáng)度)。
【具體實(shí)施方式】
[0018]下面結(jié)合實(shí)施例和附圖對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)的描述，但本發(fā)明的實(shí)施方式不限于此。
[0019]實(shí)施例1
一種生物友好型卵磷脂/蛭石復(fù)合材料的制備，具體步驟如下:
(1)將0.5 g提純后的蛭石加入到90 mL去離子水中，攪拌并在常溫下超聲15 min使其充分分散；
(2)按nsw脂:mg石=2.565 mmol/g的比例稱取卵磷脂，使其完全溶解在10 mL無(wú)水乙醇中，然后加入到上述去離子水中，懸浮液攪拌混合均勻后調(diào)節(jié)pH至2.0左右，然后在40°C條件下水浴攪拌反應(yīng)24h，得改性產(chǎn)物溶液；
(3)將所得改性產(chǎn)物溶液在4000rpm轉(zhuǎn)速下離心5min，所得沉淀先用無(wú)水乙醇洗滌2次，再用去離子水洗滌4次。然后于60°C下真空干燥24h，產(chǎn)物研磨過200目篩即得所述卵磷脂/蛭石復(fù)合材料。
[0020]對(duì)制備所得卵磷脂/蛭石復(fù)合材料和蛭石原礦進(jìn)行XRD分析，所得XRD圖譜如圖1所示。卵磷脂/輕石復(fù)合材料(PC-VER)的4。1值從輕石