一種利用亞鐵離子促進廢水中磺胺類抗生素輻射去除的方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了屬于核技術(shù)應用和環(huán)境技術(shù)保護領(lǐng)域的一種添加亞鐵離子促進廢水中有機污染物輻照去除的方法，并將其應用于磺胺類抗生素廢水的處理。本發(fā)明應用電離輻射技術(shù)，添加亞鐵離子，聯(lián)合Fenton氧化法，增加了·OH的產(chǎn)生量，提高了反應效率，降低了抗生素輻照去除所需的吸收劑量，極大地降低了能耗。同時，本發(fā)明利用了水輻解過程中產(chǎn)生的H2O2，而無需額外添加，降低了成本。本發(fā)明工藝簡單、操作簡便、能耗低、成本少；用以處理磺胺類抗生素廢水高效快速，經(jīng)濟可行，且無二次污染，在廢水處理和環(huán)境保護中具有廣闊的應用前景。
【專利說明】一種利用亞鐵離子促進廢水中磺胺類抗生素輻射去除的方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于核技術(shù)應用和環(huán)境保護【技術(shù)領(lǐng)域】，具體涉及一種利用電離輻射技術(shù)與亞鐵離子相結(jié)合去除廢水中磺胺類抗生素的方法。
【背景技術(shù)】
[0002]近年來，抗生素被人類大量使用在農(nóng)業(yè)、畜牧業(yè)生產(chǎn)以及人體生命健康維持過程中。然而，這些使用過或未被使用的抗生素會通過各種途徑進入水體中，對環(huán)境和人類生命安全構(gòu)成威脅?；前奉惪股厥且环N人工合成的廣譜抗生素，它作為二氫葉酸合成酶的競爭性抑制劑，可以阻礙葉酸合成，從而干擾DNA的合成，以達到抗菌效果。在生產(chǎn)生活中應用最廣、用量最大。由于其在水體中停留時間較長，難于降解，可以通過生物富集作用在食物鏈中傳遞。同時，由于抗生素特有的生物化學性質(zhì)，使得環(huán)境中的生命體產(chǎn)生耐藥性，危害人類及環(huán)境健康。由于磺胺類抗生素的大量使用，以及他們的難降解、易遷移等特性，導致在各種水源和土壤中都可以檢測到他們的存在。
[0003]常用的水處理方法有物理法、化學法和生物法等，而這些方法的處理效率較低、相對成本較高，同時易于產(chǎn)生二次污染。因此，研究一種高效、無二次污染的處理方法和技術(shù)顯得尤為重要。眾多方法中，高級氧化技術(shù)受到越來越多人的關(guān)注，它也是抗生素處理中的常用方法。該方法主要依靠反應過程中產(chǎn)生的羥基自由基(.0Η)，這種活性粒子具有強氧化性，可以將水中的有機污染物氧化降解。常用的高級氧化技術(shù)有Fenton法以及Fenton法與其他技術(shù)的結(jié)合方法，但它們對溶液的酸堿度要求較高，同時H2O2的加入會使得處理成本大大增加。輻照技術(shù)作為高級氧化技術(shù)的一種，克服了常規(guī)方法的諸多不足。輻照技術(shù)主要是利用高能射線(Y射線或電子加速器)對廢水進行輻照，在其照射下，水分子降解會產(chǎn)生具有較高的反應活性的 中間體(e_aq、.0Η、.H等)，它們會發(fā)揮各自的作用，與污染物發(fā)生氧化還原反應，促使其高效的降解。
[0004]Fe2+具有還原性，E0 (Fe3+/Fe2+) =0.771V,具有還原能力，是Fenton氧化法中主要試劑之一。Fe2+的加入，可以與輻照過程中產(chǎn)生H2O2 (具有氧化性)發(fā)生反應，生成Fe3+，而在這一過程中H2O2則轉(zhuǎn)化成.0H這種高活性離子，與污染物發(fā)生反應。該方法無需額外添加H2O2，增多了.0H的產(chǎn)生量，提高了反應效率，降低了處理成本，具有廣闊的應用前景。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明針對常規(guī)廢水處理方法的一些缺陷，提出了一種利用Y輻照技術(shù)與Fe2+離子相結(jié)合的處理水中磺胺類抗生素的方法。
[0006]本發(fā)明處理磺胺類抗生素廢水的技術(shù)方案與主要原理是:
[0007]水分子受到高能射線照射，會發(fā)生一系列的輻解反應，產(chǎn)生具有較高的反應活性的粒子，如e_a(1、.0Η、.Η等。這些活性粒子會與抗生素發(fā)生氧化還原反應，如破壞磺胺類物質(zhì)分子中的C=C雙鍵、C=N雙鍵和C-N單鍵等，從而達到使其高降解的目的。[0008]H2O —.0H, ea；,.H，H2, H2O2, Ha:，0Ha；,
[0009](1)
[0010]Gi (2.8) (2.7) (0.6) (0.45) (0.72) (3.2) (0.5)
[0011]括號中為G值,單位為μ mol.J'
[0012]Fe2+具有強還原性，它可以與輻照過程中產(chǎn)生的H2O2發(fā)生反應，生成.0Η這種降解反應中的主導粒子，使得溶液中所產(chǎn)生的.0H的量增多，提高了降解反應效率。
[0013]Fe2++H202 — Fe3++0H>.0H (2)
[0014]SAs+.0H — SAs.—降解產(chǎn)物 (3)
[0015]一種利用亞鐵離子促進廢水中磺胺類抗生素輻射去除的方法，利用電離輻射，添加亞鐵離子，以亞鐵離子為催化劑，將輻解過程中產(chǎn)生的H2O2轉(zhuǎn)化為.0H，來去除水中磺胺類抗生素。
[0016]所述電離輻射采用伽馬射線或高能電子束；所述伽馬射線由6tlCo源作為放射源產(chǎn)生，所述高能電子束由電子加速器產(chǎn)生。
[0017]所述電離輻射的輻照劑量為0.2-1.0kGy0
[0018]磺胺類抗生素濃度為1.0-100mg/L。
[0019]亞鐵離子投加至濃度為0.1-1.0mM。
[0020]本發(fā)明的優(yōu)勢在于操作方便，工藝環(huán)保，無二次污染，且無需額外添加H2O2,增強了粒子利用率，提高了反應效率，降低了處理成本，提高了經(jīng)濟可行性。在此濃度范圍內(nèi)，所有情況均對反應效率有很高的促進效果，表明該方法極大地提高了處理效率，降低了所需劑量。
【具體實施方式】
[0021]下面的實施例可以對本發(fā)明作進一步描述，但本發(fā)明所保護的范圍并不僅限于此:
[0022]實施例1
[0023]磺胺嘧啶(SD)溶液由分析純試劑和去離子水配制，濃度為20mg/L，pH不調(diào)(pH5.5-6.5);硫酸亞鐵(FeSO4)采用分析純試劑，磺胺嘧啶和硫酸亞鐵混合溶液由去離子水配制，其中SD濃度為20mg/L，F(xiàn)eSO4濃度為0.4mM。輻射源采用清華大學核能與新能源技術(shù)研究院的6°Co輻射裝置，中心孔道劑量率為320.93Gy/min。實驗中每次取30mL溶液，放入50mL耐輻照管中，置于中心孔道進行輻照。實驗檢測了在不同吸收劑量下(較低劑量)，離子輻照對于兩種溶液中磺胺嘧啶的去除效果。輻照結(jié)果如表1所示。
[0024]表1不同劑量下SD的去除效果
[0025]
【權(quán)利要求】
1.一種利用亞鐵離子促進廢水中磺胺類抗生素輻射去除的方法，其特征在于:利用電離輻射，添加亞鐵離子，以亞鐵離子為催化劑，將輻解過程中產(chǎn)生的H2O2轉(zhuǎn)化為.0Η，來去除水中磺胺類抗生素。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于:所述電離輻射采用伽馬射線或高能電子束；所述伽馬射線由6°Co源作為放射源產(chǎn)生，所述高能電子束由電子加速器產(chǎn)生。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于:所述電離輻射的輻照劑量為0.2-1.0kGy0
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于:磺胺類抗生素濃度為1.0-100mg/L。
5.根據(jù)權(quán)利要 求1所述的方法，其特征在于:亞鐵離子投加至濃度為0.1-1.0mM。
【文檔編號】C02F101/38GK103466745SQ201310379071
【公開日】2013年12月25日 申請日期:2013年8月27日 優(yōu)先權(quán)日:2013年8月27日
【發(fā)明者】王建龍, 劉元坤 申請人:清華大學