一种降低活性污泥中抗性基因的活性炭及其制备方法和应用与流程
本发明涉及环境，尤其涉及一种降低活性污泥中抗性基因的活性炭及其制备方法和应用。
背景技术：
1、近年来，抗生素被广泛用于人类生产和生活，导致环境中抗生素浓度逐渐增加。抗生素会对环境中细菌造成生存压力，并通过诱导或生物筛选抗生素抗性细菌(antibioticresistant bacteria, arb)的生成，arb携带抗生素抗性基因(antibiotic resistantbacteria, args)，会阻碍抗生素对人类和动物病原体的治疗，使其无法有效消除感染，对人类健康产生严重威胁。抗性基因的传播主要有垂直传播和水平传播两种方式，垂直传播是由亲代传给子代，代代相传。水平传播则是抗性基因通过质粒、转座子、整合子、噬菌体等可移动遗传元件完成细菌细胞间传播，主要有三种方式，分别是转化，结合转移和转导。
2、污水处理厂作为各类废水的最终汇集地，是抗生素的主要处理场所。然而由于传统污水处理工艺对抗生素的去除十分有限。所以在长期抗生素选择压力下诱导并促进了污水处理厂中抗生素抗性基因的产生。活性污泥法作为污水处理厂中最常用的工艺之一，现有的去除污水处理厂中抗性基因的方法极少有针对活性污泥的方法，然而活性污泥通过微生物气溶胶的方式向环境中释放的抗性基因不容忽视，这将对人类身体健康造成严重威胁。
技术实现思路
1、为了解决上述技术问题，本发明提供了一种降低活性污泥中抗性基因的活性炭及其制备方法和应用，本发明中的活性炭能在实现降低活性污泥中的抗性基因含量的基础上，对产生的抗性基因进行物理吸附。
2、本发明提供了一种降低活性污泥中抗性基因的活性炭，所述活性炭表面连接有氨基官能团、c6-hsl和3-oxo-c6-hsl。
3、进一步的，所述c6-hsl和3-oxo-c6-hsl的摩尔比为1-3:1-3。
4、进一步的，所述c6-hsl和3-oxo-c6-hsl的摩尔比为1:1。
5、进一步的，所述活性炭为椰壳活性炭。
6、本发明还提供了所述活性炭的制备方法，所述制备方法包括：
7、步骤s1：采用等离子增强化学气相沉淀法处理活性炭，等离子增强化学气相沉淀法中通入氨气进行处理，设置处理时的氨气流量、处理功率、电流、电压；
8、步骤s2：将c6-hsl和3-oxo-c6-hsl分别与溴单质进行取代反应；
9、步骤s3：将步骤s1和步骤s2获得产物在加热条件下进行烷基化反应，获得活性炭。
10、进一步的，所述步骤s1中，设置处理时的氨气流量、处理功率、电流、电压具体为：
11、氨气流量为80ml/min-100ml/min，处理功率为45w-55w；电流为不大于1a，且大于0a；电压为不大于100kv，且大于0kv。
12、进一步的，所述步骤s2中，取代反应时，需要加入氯化铁。
13、进一步的，所述氯化铁的添加质量为参与取代反应的反应物总质量的0.5%。
14、进一步的，所述步骤s2中，取代反应温度为20℃-50℃，取代反应的时间为20min-30min。
15、进一步的，所述步骤s2中，c6-hsl和溴单质的摩尔比为1:1；3-oxo-c6-hsl和溴单质的摩尔比为1:1。
16、进一步的，所述烷基化处理时，被取代的c6-hsl和被取代的3-oxo-c6-hsl的摩尔比为1-3:1-3。
17、进一步的，所述烷基化处理时，被取代的c6-hsl和被取代的3-oxo-c6-hsl的摩尔比为1:1。
18、进一步的，所述步骤s3中，加热的温度为60℃-100℃，加热的时间为1h-2h。
19、进一步的，所述烷基化处理时，被取代的c6-hsl与步骤s1中获得的产物之间的质量比为1:2。
20、本发明获得的活性炭在降低污水处理单元中抗性基因中的应用。
21、进一步的，所述抗性基因包括 tet(x)、 sul2、 ermf、 adef、 oxa-129、 aada3、 aada16、 vanh gene in vana cluster、 msre、 mphe、 qacj、 qacg。
22、本发明实施例具有以下技术效果：
23、1.本发明的活性炭上连接的生物信号分子c6-hsl和生物信号分子3-oxo-c6-hsl能通过群体感应系统调整污水池中的菌群分布和优势菌群，有利于降低含有抗性基因的菌群的增长，从而有利于减少抗性基因的产生；在此基础上，活性炭首先采用物理吸附的方式将抗性基因固定，防止流出污水处理池中，其次，活性炭作为负载c6-hsl和3-oxo-c6-hsl的主体，能减少c6-hsl和3-oxo-c6-hsl随着处理污水的流失，从而保证了污水处理单元的处理效果。
24、2.在本发明中，为了进一步减少污水池中的抗性基因的含量，因此，还进一步设计了c6-hsl和3-oxo-c6-hsl在活性炭表面的连接数量，以及c6-hsl和3-oxo-c6-hsl之间的比例；此外，活性炭表面的氨基官能团，一方面能提升活性炭的吸附能力，另一方面，能作为活性炭与c6-hsl和3-oxo-c6-hsl连接的桥梁。
25、3.本发明获得活性炭能显著减少活性污泥和污水处理单元中的 tet(x)、 sul2、 ermf、 adef、 oxa-129、 aada3、 aada16、 vanh gene in vana cluster、 msre、 mphe、 qacj、 qacg等抗性基因。
技术特征：
1.一种降低活性污泥中抗性基因的活性炭，其特征在于，所述活性炭表面连接有氨基官能团、c6-hsl和3-oxo-c6-hsl。
2.根据权利要求1所述的活性炭，其特征在于，所述c6-hsl和3-oxo-c6-hsl的摩尔比为1-3:1-3；
3.权利要求1-2任一项所述的活性炭的制备方法，其特征在于，所述制备方法包括：
4.根据权利要求3所述的制备方法，其特征在于，所述步骤s1中，设置处理时的氨气流量、处理功率、电流、电压具体为：
5.根据权利要求3所述的制备方法，其特征在于，所述步骤s2中，取代反应时，需要加入氯化铁；
6.根据权利要求3所述的制备方法，其特征在于，所述步骤s2中，取代反应温度为20℃-50℃，取代反应的时间为20min-30min；
7.根据权利要求3所述的制备方法，其特征在于，所述烷基化处理时，被取代的c6-hsl和被取代的3-oxo-c6-hsl的摩尔比为1-3:1-3；
8.根据权利要求3所述的制备方法，其特征在于，所述步骤s3中，加热的温度为60℃-100℃，加热的时间为1h-2h。
9.权利要求1-2任一项所述的活性炭在降低污水处理单元中抗性基因中的应用。
10.根据权利要求9所述的应用，其特征在于，所述抗性基因包括tet(x)、sul2、ermf、adef、oxa-129、aada3、aada16、vanh gene in vana cluster、msre、mphe、qacj以及qacg。
技术总结
本发明涉及环境技术领域，公开了一种降低活性污泥中抗性基因的活性炭及其制备方法和应用，所述活性炭表面连接有氨基官能团、C6‑HSL和3‑oxo‑C6‑HSL。本发明中的活性炭能在实现降低活性污泥中的抗性基因含量的基础上，可对产生的抗性基因进行物理吸附。
技术研发人员：王丽丽,周思捷,周瑞琦,班玮璘,张传国,刘宪斌,张荣祥,初江涛,杨月,王斌
受保护的技术使用者：天科院环境科技发展（天津）有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/12/5