申請日2013.08.27
公開(公告)日2015.08.19
IPC分類號C02F1/30; C02F101/38; C02F1/70
摘要
本發(fā)明公開了屬于核技術應用和環(huán)境技術保護領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，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。
權利要求書
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，無需額外添加H2O2， 將輻解過程中產(chǎn)生的H2O2轉化為·OH，來去除水中磺胺二甲基嘧啶或磺胺甲噁 唑;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60Co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;所述電離輻射的輻照劑量為 0.2-1.0kGy;磺胺二甲基嘧啶或磺胺甲噁唑濃度為1.0-100mg/L;亞鐵離子投加 至濃度為0.1-1.0mM。
說明書
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
技術領域
本發(fā)明屬于核技術應用和環(huán)境保護技術領域，具體涉及一種利用電離輻射技 術與亞鐵離子相結合去除廢水中磺胺類抗生素的方法。
背景技術
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，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。
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 的處理方法和技術顯得尤為重要。眾多方法中，高級氧化技術受到越來越多人的 關注，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(·OH)，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有Fenton法以及Fenton法與其他技術的結合方法，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 照技術作為高級氧化技術的一種，克服了常規(guī)方法的諸多不足。輻照技術主要是 利用高能射線(γ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、·OH、·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。
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則轉化成·OH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·OH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
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γ輻照技術與 Fe2+離子相結合的處理水中磺胺類抗生素的方法。
本發(fā)明處理磺胺類抗生素廢水的技術方案與主要原理是：
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-aq、·OH、·H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。
H2O→·OH，eaq-，·H，H2，H2O2，Haq+，OHaq-，
(1)
Gi(2.8)(2.7)(0.6)(0.45)(0.72)(3.2)(0.5)
括號中為G值，單位為μmol·J-1。
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·OH 這種降解反應中的主導粒子，使得溶液中所產(chǎn)生的·OH的量增多，提高了降解反 應效率。
Fe2++H2O2→Fe3++OH-+·OH (2)
SAs+·OH→SAs·→降解產(chǎn)物 (3)
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轉化為·OH， 來去除水中磺胺類抗生素。
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60Co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。
所述電離輻射的輻照劑量為0.2-1.0kGy。
磺胺類抗生素濃度為1.0-100mg/L。
亞鐵離子投加至濃度為0.1-1.0mM。
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
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：
實施例1
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研究院的60Co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。
