申請日2013.10.17

　　公開(公告)日2014.12.24

　　IPC分類號C02F1/72

　　摘要

　　本發(fā)明涉及一種利用芬頓技術強氧化去除污水中卡馬西平的方法，在pH值為3～7條件下，向含卡馬西平的污水中，同時投加納米零價鐵和雙氧水，并加入檸檬酸作為螯合劑，反應時間5-40分鐘，氧化去除污水中的卡馬西平;污水中卡馬西平的質量濃度為1～20毫克每升，納米零價鐵的投入量為每升污水中加入0.1～1克，雙氧水的投入量為每升污水中加入100～300毫克，檸檬酸的投入量為每升污水中加入5～40毫克。與現(xiàn)有技術相比，本發(fā)明的方法反應所需條件簡單，反應溫和，處理時間短，對卡馬西平的去除率高，無二次污染，適合處理含卡馬西平的污水以及其他制藥廢水，有利于污水的資源化利用。

　　權利要求書

　　1.一種利用芬頓技術強氧化去除污水中卡馬西平的方法，其特征在于，向含 卡馬西平的污水中，同時投加納米零價鐵和雙氧水，并加入檸檬酸作為螯合劑，反 應時間5-40分鐘，氧化去除污水中的卡馬西平。

　　2.根據(jù)權利要求1所述的一種利用芬頓技術強氧化去除污水中卡馬西平的方 法，其特征在于，所述的污水中卡馬西平的質量濃度為1～20毫克每升，所述的納 米零價鐵的投入量為每升污水中加入0.1～1克，所述的雙氧水的投入量為每升污水 中加入100～300毫克，所述的檸檬酸的投入量為每升污水中加入5～40毫克。

　　3.根據(jù)權利要求1所述的一種利用芬頓技術強氧化去除污水中卡馬西平的方 法，其特征在于，在投加納米零價鐵和雙氧水之前，調節(jié)污水的pH值為3～7。

　　4.根據(jù)權利要求3所述的一種利用芬頓技術強氧化去除污水中卡馬西平的方 法，其特征在于，在投加納米零價鐵和雙氧水之前，調節(jié)污水的pH值為6～7。

　　5.根據(jù)權利要求4所述的一種利用芬頓技術強氧化去除污水中卡馬西平的方 法，其特征在于，在投加納米零價鐵和雙氧水之前，調節(jié)污水的pH值為6。

　　6.根據(jù)權利要求1所述的一種利用芬頓技術強氧化去除污水中卡馬西平的方 法，其特征在于，所述的納米零價鐵的顆粒粒徑為50～70納米。

　　7.根據(jù)權利要求1所述的一種利用芬頓技術強氧化去除污水中卡馬西平的方 法，其特征在于，同時向污水中投加納米零價鐵、雙氧水及檸檬酸。

　　說明書

　　一種利用芬頓技術強氧化去除污水中卡馬西平的方法

　　技術領域

　　本發(fā)明涉及一種含卡馬西平的污水高效處理方法，尤其是涉及一種利用芬頓 技術強氧化去除污水中卡馬西平的方法，具體為在納米零價鐵芬頓系統(tǒng)中加入螯合 劑檸檬酸對污水中卡馬西平進行高效強氧化處理的方法。

　　背景技術

　　藥品和個人衛(wèi)生護理用品是污水中普遍存在的痕量有機污染物，其廢水具有成 分復雜、有機物含量高、毒性大，顏色深和可生化性差等特點，生物處理難度大， 其對環(huán)境造成的影響已經(jīng)引起國內外的廣泛關注。這些污染物會在人體內轉變成極 性的、溶解性的代謝產(chǎn)物和酸類物質，并隨著尿液和糞便排入城市污水中。有研究 表明，大多數(shù)藥物污染物難于生物降解，而大多數(shù)污水處理廠一般只采用兩級處理 工藝，很少采用三級處理工藝或者高級氧化處理技術。因此，如果在污水廠中藥物 污染物未能進行完全去除，就會導致殘留的藥物污染物進入地表水、地下水或者海 水中，從而對人類產(chǎn)生影響和對水生環(huán)境造成破壞。

　　在日常生活中，卡馬西平(又稱卡巴咪嗪)被廣泛使用，它經(jīng)常和其他藥物一 起使用來治療癲癇病和三叉神經(jīng)痛等。因此，卡馬西平的母體以及代謝物在污水中 經(jīng)常被檢測到。有研究表明，傳統(tǒng)的污水處理廠不能很好的去除卡馬西平，并且通 過調查發(fā)現(xiàn)其在污水處理廠的去除率低于10%。對于難以生物降解的藥物污染物， 為了提高其去除效果，高級氧化技術被廣泛應用，主要包括：紫外、紫外/雙氧水、 臭氧、臭氧/雙氧水等。先前的研究者對利用臭氧，紫外及其與雙氧水聯(lián)用去除典 型藥物污染物進行了大量研究，但是其價格昂貴。相對于其他的高級氧化技術，芬 頓技術價格相對比較便宜，芬頓系統(tǒng)產(chǎn)生的羥基自由基具有強氧化性，對有機物的 的降解不具選擇性，能與95%的有機物進行反應。若Fe(II)和雙氧水濃度不同， 還會形成其它形式的自由基對有機物進行有效降解，比如：過羥基自由基、超氧陰 離子自由基、過氧化氫陰離子以及有機自由基。隨著近年來納米材料的興起，也有 將納米材料引入芬頓系統(tǒng)，由于納米材料具有巨大的比表面積和高活性，使反應速 率得到提高，越來越受到重視，而其中對納米零價鐵的研究最為熱門。在傳統(tǒng)的芬 頓系統(tǒng)中，往往需要將反應的pH控制在3-4左右，否則鐵鹽以氫氧化鐵沉淀析出， 從而降低了催化效果。為了使得反應能在中性條件下進行，有人提出以鐵的螯合劑 為催化劑，來提高有機物的去除效率。傳統(tǒng)的螯合劑中使用最多的是EDTA，但是 EDTA的生物降解性比較差，在污水處理后會繼續(xù)存在污水中，隨著尾水進入環(huán)境， 從而在環(huán)境中產(chǎn)生積累。最近有研究表明檸檬酸作為一種有效的螯合劑，有很好的 生物降解性，在污水處理系統(tǒng)中會得到很好的去除，不會對環(huán)境產(chǎn)生影響。在中性 條件下即能與Fe(II)或Fe(III)形成螯合物，從而避免了鐵以沉淀形式析出， 在中性條件下產(chǎn)生很高濃度的羥基自由基，從而有效地去除有機污染物。

　　目前，還沒有將檸檬酸引入納米零價鐵芬頓系統(tǒng)中對污水中的卡馬西平進行去 除的報道，有必要開展相關的研究工作。

　　發(fā)明內容

　　本發(fā)明的目的就是為了克服傳統(tǒng)的芬頓系統(tǒng)在污水處理應用過程中需要將反 應pH控制在3～4這樣的酸性條件的缺陷，從而提供一種反應條件簡單易操作、處 理時間短、無二次污染、對一般污水無需調節(jié)pH的利用芬頓技術強氧化去除污水 中卡馬西平的方法。該方法能使污染物在弱酸性或者中性條件下也有很好的去除效 果，并提高反應速率，工業(yè)化應用前景大。

　　本發(fā)明的目的可以通過以下技術方案來實現(xiàn)：

　　一種利用芬頓技術強氧化去除污水中卡馬西平的方法，向含卡馬西平的污水 中，同時投加納米零價鐵和雙氧水，并加入檸檬酸作為螯合劑，攪拌均勻，反應時 間5-40分鐘，氧化去除污水中的卡馬西平。在芬頓系統(tǒng)中加入檸檬酸螯合劑對卡 馬西平的作用機理為：檸檬酸與納米零價鐵形成鐵的螯合物，在中性或者弱酸性條 件下將卡馬西平氧化成羥基化的卡馬西平，而羥基化的卡馬西平的生物降解性能大 大提高，在后續(xù)的生物處理過程中能得到很好的去除。

　　進一步地，所述的污水中卡馬西平的質量濃度為1～20毫克每升，所述的納米 零價鐵的投入量為每升污水中加入0.1～1克，所述的雙氧水的投入量為每升污水中 加入100～300毫克，所述的檸檬酸的投入量為每升污水中加入5～40毫克。

　　進一步地，在投加納米零價鐵和雙氧水之前，調節(jié)污水的pH值為3～7。

　　更進一步地，在投加納米零價鐵和雙氧水之前，調節(jié)污水的pH值為6～7。

　　再進一步地，在投加納米零價鐵和雙氧水之前，調節(jié)污水的pH值為6。.

　　進一步地，所述的納米零價鐵的顆粒粒徑為50～70納米。

　　進一步地，同時向污水中投加納米零價鐵、雙氧水及檸檬酸。

　　與現(xiàn)有技術相比，本發(fā)明具有以下優(yōu)點及有益效果：

　　1、適用范圍廣，反應條件簡單易行。本發(fā)明是向含有卡馬西平的污水中投加 納米零價鐵和雙氧水，并加入檸檬酸作為螯合劑，污水可以不調節(jié)pH，常溫常壓 下即可達到很好的去除效果。

　　2、反應速率快。由于納米零價鐵粒徑具有巨大的比表面積和高活性，因此反 應速率很快。在5～40分鐘內就能對含質量濃度為1～20毫克每升的卡馬西平的污 水有很好的去除效果。

　　3、處理成本低。本發(fā)明所用的氧化劑雙氧水相對于其他氧化劑而言更便宜， 并且用量少，操作簡便，具有良好的應用前景。

　　4、環(huán)境友好。本發(fā)明所加入的螯合劑是可以生物降解的，相對于其他難降解 的螯合劑而言(如EDTA)，對環(huán)境不會造成二次污染。

　　5、適用目標物范圍廣。本發(fā)明除了適用于含卡馬西平的污水處理，還適用于 含其他藥物污染物的污水處理。