石墨烯吸附剂对抗生素的去除作用研究(3)
我国是抗生素生产和消费的大国，而且我国对于抗生素的生产和使用上的管理并不是很科学和严格，滥用抗生素的现象极其严重，因此导致了大量抗生素持续地排入环境。并且由于我国大部分地区的污水处理设施并不健全，处理污水的效果不是很理想，甚至有部分污水在没有经过处理的情况下直接排入地表水。由此导致我国各个环境中的抗生素残留的情况十分严重，而且残留浓度普遍偏高。
Luo等[5],对我国的海河以及6条支流的水样中的12种抗生素进行分析发现，在这12类抗生素中含量最高的为磺胺类抗生素，其检出频率（76~100%）和检出浓度（24~385ng/L）在这12类抗生素中均居首位，而且其中来源于畜牧和水产养殖的抗生素共有8种，在养殖场的附近的水域取样分析，水中的抗生素浓度达0.12~47mug/L，其含量高于当地污水处理厂中污水抗生素含量的1~2倍。
1.2碳基吸附剂对抗生素吸附去除作用
1.2.1 活性炭
活性炭作为一种高效的吸附剂被广泛应用于去除液相或者气相中的有机或者无机污染物。它吸附效率高以及吸附能力强的主要原因是因为其具有发达的内部微孔结构、异常巨大的比表面积（约500~1500㎡/g之间）并且表面上多种多样的化学官能团。活性炭不溶于水和其它绝大部分的溶剂，在诸多实际使用条件下都极为稳定，可以在广泛 pH 范围内及多种高温、高压、溶剂下应用。目前活性炭已经在国防、石油、纺织、医药、食品、化工、城市建设、原子能工业、人类生活以及环境保护等各个领域广泛应用，伴随着我国的经济飞速发展，活性炭的需求量每年都在大幅度上升。
活性炭可以进行气相和液相的吸附，但不是所有的孔隙都起着相同的作用，在吸附的时候，大孔由外表面向内部输送被吸附分子，作为被吸附分子进入到吸附部位的通道因而被叫作扩散孔；孔径处于大孔和微孔的中孔，在吸附时既作为被吸附分子进入微孔的通道，又起到大分子吸附的作用；吸附过程中主要起吸附作用的是微孔，具有比较强大的吸附性能。一般来说，活性炭材料的吸附性能是由微孔以及中孔的数量来决定的。
活性炭的大孔直接通向活性炭颗粒的外表面,中孔是大孔的分支,中孔的分支形成微孔,如图1.1所示。
图1.1 活性炭孔结构示意图
活性炭的吸附性能不仅与它的孔隙结构有关，其表面的化学性质同样决定着它的吸附性能。活性炭表面的杂原子、不同的化学结构和化学官能团使得其吸附特性有很大的差异。杨等[6]发现改性过后的活性炭对SO2吸附性能可以增大2倍，对活性炭的表面进行化学改性以此来改变它表面的化学组成从而使活性炭具有更加有选择性的吸附作用，这具有很大的实践意义。目前，在环保领域中应用于化学物质吸附的活性炭改性的方法主要有三种，其分别是：活性炭表面负载杂原子和化合物、表面还原改性以及表面氧化改性。
近年来国内外的一些研究发现，对活性炭表面的碳原子导入各类各种不同属性的非金属和金属氧化物以及一些杂原子，使得活性炭表面的杂原子集团多样化，利用不同基团与不同吸附质之间的特殊的结合能力，用于提高活性炭对于特殊吸附质的吸附能力。Monser等[7]将活性炭浸入四丁基铵和二乙基二硫代氨基甲酸钠中，对活性炭进行改性。改性得到的活性炭对于电镀废水中的重金属离子以及氰化物有较强的吸附能力，去除效果良好。
活性炭的表面还原改性是指利用特殊的还原剂在适宜的温度下对活性炭表面官能团进行还原性的处理，从而提高活性炭表面对于特定吸附过程的活性吸附位点，从而可以使活性炭表面碱性官能团的含量提高，使得活性炭表面的疏水性得以提高，提高活性炭对于非极性吸附质的吸附性能。这一吸附过程主要是在活性炭无氧的Lewis碱表面，通过浸渍的氨水，NaOH等溶液中或还原性气体（如氮气，氢气等惰性气体）高温下处理，提高活性炭表面碱性官能团的数量。Chingombe等[8]使用H2作为还原剂在高温条件下对活性炭进行改性处理，最后所得到的活性炭的比表面积更高，并且其对于多种吸附质的吸附效果非常好，吸附效果要比未改性的活性炭要高。