申請日2013.09.17

　　公開(公告)日2014.01.15

　　IPC分類號C02F9/08; C02F1/30

　　摘要

　　本發(fā)明涉及一種利用電子束輻照處理含環(huán)丙沙星廢水的方法，方法包括：用電子束加速器輻照技術(shù)對含環(huán)丙沙星污染物的水體進(jìn)行輻照處理之前，向水體中加入絮凝劑，并進(jìn)行沉淀、過濾;利用電子束加速器輻照技術(shù)對含環(huán)丙沙星污染物的水體溶液進(jìn)行輻照處理;電子束加速器輻照劑量低于15kGy;將處理后的水溶液引入終端處理系統(tǒng)，進(jìn)行沉淀、過濾，然后進(jìn)行排放。水體中環(huán)丙沙星降解率與環(huán)丙沙星濃度、輻照劑量的密切關(guān)系，同一輻照劑量下，降解率隨著環(huán)丙沙星濃度增大而減小，呈負(fù)相關(guān);同一環(huán)丙沙星濃度下，降解率隨著輻照劑量增大而增大，呈正相關(guān)。該方法通過低劑量輻照能快速有效地降解水體中的環(huán)丙沙星，使水體中環(huán)丙沙星濃度直接達(dá)到飲用水標(biāo)準(zhǔn)，易于操作，無附加毒性，無殘留危害。

　　權(quán)利要求書

　　1.一種利用電子束輻照處理含環(huán)丙沙星廢水的方法，其特征在于，含環(huán)丙沙星廢水用電子束 加速器對環(huán)丙沙星廢水進(jìn)行輻照處理，檢測環(huán)丙沙星的輻照分解情況。

　　2.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征是用電子束加速器輻照技術(shù)對含環(huán)丙沙星污染物的廢 水溶液進(jìn)行輻照處理之前，向廢水中加入絮凝劑，并進(jìn)行沉淀、過濾。

　　3.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征是在用電子束加速器輻照技術(shù)對含環(huán)丙沙星污染物的廢 水溶液進(jìn)行輻照處理之后，將處理后的水溶液引入終端處理系統(tǒng)，進(jìn)行沉淀、過濾，然后進(jìn) 行排放。

　　4.如權(quán)利要求1至3任意一項(xiàng)所述的方法，其特征是電子束加速器輻照劑量低于15kGy。

　　5.如權(quán)利要求4所述的方法，其特征是電子束加速器輻照劑量3kGy～15kGy。

　　6.如權(quán)利要求4所述的方法，其特征是電子束加速器輻照劑量3kGy。

　　7.如權(quán)利要求4所述的方法，其特征是電子束加速器輻照劑量6kGy。

　　8.如權(quán)利要求4所述的方法，其特征是電子束加速器輻照劑量9kGy。

　　9.如權(quán)利要求4所述的方法，其特征是電子束加速器輻照劑量15kGy。

　　10.如權(quán)利要求4所述的方法，其特征是含環(huán)丙沙星廢水的濃度低于20ppm。

　　說明書

　　一種利用電子束輻照處理含環(huán)丙沙星廢水的方法

　　技術(shù)領(lǐng)域

　　本發(fā)明涉及一種利用電子束輻照處理含環(huán)丙沙星廢水的方法，屬于廢水處理領(lǐng)域，可以用于飲用水領(lǐng)域。

　　背景技術(shù)

　　環(huán)丙沙星(OFLO)分子式為C17H18FN3O3，其化學(xué)名稱為1-環(huán)丙基-6-氟-1，4-二氫-4-氧代-7-(1-哌嗪基)-3-喹啉羧酸，能通過干擾DNA復(fù)制后反轉(zhuǎn)錄酶，阻止DNA和蛋白質(zhì)合成，從而迅速高效殺滅細(xì)菌。屬于喹諾酮類藥物，是目前喹諾酮類藥物中應(yīng)用最廣泛的品種，體外抗菌活性為臨床應(yīng)用喹諾酮類藥物中最強(qiáng)的，常用于治療呼吸道、胃腸道、泌尿道、皮膚軟組織等感染性疾病。環(huán)丙沙星藥物因其抗菌譜廣、吸收好、半衰期長、血液濃度高、體內(nèi)分布廣、抑菌和殺菌作用迅速高效、與其它抗菌藥物無交叉耐藥性、能制成各種劑型、價格低廉等特點(diǎn)，廣泛應(yīng)用于臨床和畜牧業(yè)中多種感染性疾病的預(yù)防和治療，成為十分重要、用途廣泛的抗生素。環(huán)丙沙星藥物攝入后除少部分殘留在體內(nèi)，70%以上以原藥和代謝產(chǎn)物的形式經(jīng)由病人與動物的糞尿排出體外，通過污水處理廠等途徑進(jìn)入生態(tài)環(huán)境，長期及不科學(xué)用藥導(dǎo)致環(huán)境中藥物殘留超標(biāo)等問題出現(xiàn)。殘留在環(huán)境中的環(huán)丙沙星，雖然只有痕量水平，但是長期暴露在此環(huán)境中的動植物、微生物、人類等都會受到影響。例如水體中長期含較低濃度的環(huán)丙沙星藥物，不但容易誘導(dǎo)細(xì)菌產(chǎn)生耐藥性，導(dǎo)致耐藥性的傳遞，影響該類藥物的臨床療效，更為嚴(yán)重的是，殘留藥物對人類的健康安全和生態(tài)環(huán)境的穩(wěn)定發(fā)展都存在潛在的、累積性的威脅，不但可能引起二重感染、過敏變態(tài)反應(yīng)，而且具有潛在致毒、致畸、致突變等“三致”危害。目前，聯(lián)合國糧農(nóng)組織、世界衛(wèi)生組織、歐盟等國都對環(huán)丙沙星的最大殘留限量進(jìn)行了規(guī)定，因此，對環(huán)丙沙星等抗生素的殘留去除研究已成為了廢水處理工作的重點(diǎn)。

　　目前，污水處理廠在處理醫(yī)院廢水和生活污水時，一般都是采用的常規(guī)處理技術(shù)和工藝，無法徹底清除水中的環(huán)丙沙星等抗生素，通過間接可飲用水的回用、城市污水處理廠的排放，環(huán)丙沙星可能暴露于環(huán)境并最終存在于飲用水中，對人類飲用和生態(tài)環(huán)境造成極大的潛在威脅。而國內(nèi)外處理含環(huán)丙沙星等抗生素廢水的方法主要有物化法、生化法等。研究表明，上述處理方法均存在一定的局限性。物化法處理過程受到pH值、氧化劑投加量、反應(yīng)溫度、反應(yīng)時間等因素的影響;生化法還要受到微生物生長狀況的限制。這兩種方法過程復(fù)雜繁瑣、所需時間長、易引起二次污染、而且處理效果差。因此，提供一種處理時間短、去除率高、易于操作、無二次污染的新的處理水體中環(huán)丙沙星方法，是亟待解決的問題。

　　發(fā)明內(nèi)容

　　本發(fā)明的目的在于克服上述不足，提供一種利用電子束輻照降解水體中抗生素類藥物環(huán)丙沙星的方法，該方法能快速有效地降解飲用水體中殘留的環(huán)丙沙星，易于操作，無附加毒性，無殘留危害，經(jīng)電子束輻照處理后的水體可直接達(dá)到飲用水體標(biāo)準(zhǔn)。

　　本發(fā)明的方法就是利用電子輻照來處理水體中的環(huán)丙沙星污染物，電子束輻照殘留有環(huán)丙沙星的水體，水經(jīng)過輻照產(chǎn)生化學(xué)反應(yīng)，生成氧化性極強(qiáng)的·OH、·H等自由基，可以與環(huán)丙沙星發(fā)生反應(yīng)，使環(huán)丙沙星降解，達(dá)到飲用水體標(biāo)準(zhǔn)。輻射技術(shù)是一種新的凈化手段，不需要加入化學(xué)試劑，不會產(chǎn)生二次污染，具有處理時間短、處理效率高、操作簡便、污染物降解徹底等優(yōu)點(diǎn)，因此水體中環(huán)丙沙星可采用輻照降解工藝進(jìn)行處理。

　　本發(fā)明的目的是這樣實(shí)現(xiàn)的：將含環(huán)丙沙星污染物的水體，用電子束加速器輻照技術(shù)進(jìn)行輻照處理，使水體的環(huán)丙沙星分解，電子束加速器輻照劑量低于15kGy。輻照后水體用UPLC-MS/MS(超高效液相色譜串聯(lián)質(zhì)譜)分析，檢測環(huán)丙沙星的輻照分解情況，可以發(fā)現(xiàn)經(jīng)過輻照大部分環(huán)丙沙星被分解，而且環(huán)丙沙星的分解率變化與水體中環(huán)丙沙星濃度、輻照劑量密切相關(guān)且有一定規(guī)律性。環(huán)丙沙星的分解率是指輻照去除的環(huán)丙沙星量與初始水體中環(huán)丙沙星含量之比。在用電子束加速器輻照技術(shù)對含環(huán)丙沙星污染物的廢水溶液進(jìn)行輻照處理之前，可以向廢水中加入絮凝劑，并進(jìn)行沉淀、過濾;在用電子束加速器輻照技術(shù)對含環(huán)丙沙星污染物的廢水溶液進(jìn)行輻照處理之后，還可以將處理后的水溶液引入終端處理系統(tǒng)，進(jìn)行沉淀、過濾，然后進(jìn)行排放，如附圖1所示。

　　水體中環(huán)丙沙星的含量通常不高，因此通過低劑量輻照可以使水體中環(huán)丙沙星濃度達(dá)到安全排放標(biāo)準(zhǔn)，即電子束加速器輻照劑量低于15kGy時就可以使廢水中環(huán)丙沙星濃度達(dá)到飲用水標(biāo)準(zhǔn)。考慮工藝可行性，電子束加速器輻照劑量優(yōu)選從3kGy～15kGy，取3kGy、6kGy、9kGy、15kGy四個梯度，輻照劑量過低則降解效果不明顯，輻照劑量過高會導(dǎo)致輻照成本增加。

　　配制模擬含環(huán)丙沙星濃度分別為1ppm、5ppm、10ppm、20ppm的水體，每個實(shí)施例進(jìn)行2個平行樣實(shí)驗(yàn)。發(fā)現(xiàn)在低濃度環(huán)丙沙星水體中，環(huán)丙沙星被完全降解。證明電子加速器輻照技術(shù)可以有效的處理含環(huán)丙沙星水體，且環(huán)丙沙星的分解率與水體中環(huán)丙沙星的濃度和輻照劑量的大小高度相關(guān)。同一環(huán)丙沙星濃度水體中，隨著輻照劑量的增大，分解率增大，呈正相關(guān);同一輻照劑量中，環(huán)丙沙星濃度越小，分解率越大，呈負(fù)相關(guān)。

　　本發(fā)明的有益效果是：建立了電子加速器輻照技術(shù)用于水體中環(huán)丙沙星污染物的處理方法，該方法通過低劑量輻照能快速有效地降解水體中的環(huán)丙沙星，使水體中環(huán)丙沙星濃度達(dá)到飲用水標(biāo)準(zhǔn)，易于操作，無附加毒性，無殘留危害。