一种强化去除水中碘代造影剂的方法与流程

本发明属于含碘代造影剂水体处理技术领域，涉及一种强化去除水中碘代造影剂的方法。

背景技术：

碘代造影剂是一类医药产品，广泛用于医院和医疗中心医学成像过程中。碘代造影剂是一类2,4,6-碘-苯的衍生化合物，常用的碘代造影剂主要有非离子型的碘海醇(iohexol)、碘帕醇(iopamidol)、碘普罗胺(iopromide)和离子型的泛影酸盐(diatrizoate)等。在给药后24小时内可以通过人体排泄被消除，在医院的二级出水中可检测到的浓度水平可达mg/l级别。由于碘代造影剂的化学性质稳定，传统的废水处理工艺难以将其有效去除碘代造影剂。因此，在水处理过程，地表水中和水源水中也经常能检测到碘代造影剂的存在。研究表明，碘代造影剂是具有“致癌、致畸、致突变”特性的消毒副产物的典型前体物，且由于其化学结构中碘元素的存在，能与氯系消毒剂反应并生成具有强细胞和基因毒性的碘代消毒副产物。由于碘代造影剂在污废水和水源水中均广泛存在，因此对于加氯消毒后的污水厂出厂水，这类碘代消毒副产物的存在将对受纳水体带来严重的生态安全风险；而对于加氯消毒后的饮用水出厂水，这类副产物将直接威胁人类的健康安全。此外，碘代造影剂本身的稳定性使其能够在水环境中逐步积累，对人体和环境也具有潜在危害。因此，这类新兴污染物在水环境中的高效去除控制技术亟待开发。

目前国内外对去除水体中的碘代造影剂已有初步研究，如采用臭氧、紫外/氯、紫外/过氧化氢等高级氧化技术，但去除速率受自由基产率等影响，仍有待提升。基于硫酸根自由基(so4^-·)反应的高级氧化技术已成为近来水处理领域研究的热点之一。活化过一硫酸盐(pms)和过硫酸盐(ps)产生的so4^-·(e0＝2.5～3.1v)具有较高的氧化还原电位，因而更适于氧化难降解有机物。通过热、紫外光(254～272nm)、过渡金属离子和金属氧化物等均可活化过硫酸盐产生so4^-·。基于紫外光的高级氧化技术已经被广泛应用，然而依靠传统低压和中压紫外汞灯光源活化氧化剂处理水中难降解有机物时存在诸多技术瓶颈，即需要很长的紫外接触时间、自由基产率不高、氧化剂利用率低、污染物矿化率也低，且部分降解产物在后续加氯消毒过程中，更容易产生“三致”毒性消毒副产物。

因此，亟需研究开发基于新型紫外光源的高级氧化技术，本发明正是为了解决上述问题而提出的。

技术实现要素：

本发明的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种强化去除水中碘代造影剂的方法。采用激光紫外(laseruv)活化过硫酸盐(ps)强化去除水中碘代造影剂的技术，显著缩短了反应时间，提高了过硫酸盐药剂利用率和难降解有机物的矿化率，具有较大的实际应用价值。

本发明的目的可以通过以下技术方案来实现：

一种强化去除水中碘代造影剂的方法，往含碘代造影剂的水体中加入过硫酸盐药剂，采用激光紫外光源照射，即实现对水体中碘代造影剂的强效反应去除。

进一步的，所述的激光紫外光源为波长250～280nm的深紫外激光光源，输出功率可调节，最大输出功率不低于30mw。

更进一步的，激光紫外光源照射时的功率调节范围为20～30mw。

进一步的，所述的过硫酸盐药剂为过硫酸钠或过硫酸钾中的一种或两种的组合。

进一步的，过硫酸盐药剂的投加量满足：过硫酸盐药剂与碘代造影剂的摩尔比为100～150:1。

进一步的，反应溶液的ph值控制为3-9。

进一步的，激光紫外光源位于待处理的含碘代造影剂的水体的液面上方，照射方向自上往下，激光紫外光源距离液面的高度不超过20cm。

进一步的，待处理的含碘代造影剂的水体的溶液深度不超过15cm。

本发明在处理过程中要求激光紫外光源的波长在250～280nm，此范围为过硫酸盐的吸收波长范围，如采用其他波长大于280nm或小于250nm的激光紫外光源将无法有效地活化过硫酸盐。另外，过硫酸盐的投加量和反应体系的ph值，如若不在限定范围内，则无法达到最佳的活化效果。光源照射方式会直接影响辐照强度和辐照的效果，因此要在限定的高度不超过20cm，以及限定的溶液深度不超过15cm时，能实现过硫酸盐的高度活化从而达到污染物的高效去除。

与现有技术相比，本发明具有以下优点：

(1)本发明是基于一种新型的激光紫外光源活化过硫酸盐的技术，可以高效地去除水中的碘代造影剂，反应时间较传统低压或中压紫外光源激发的高级氧化方式大大缩短，将传统的紫外接触时间缩短至以秒为单位，有效克服了实际工程应用中水力停留时间短、紫外照射接触时间不足的问题。

(2)本发明采用的激光紫外活化过硫酸盐技术，可以明显提升过硫酸盐药剂的利用率，避免因照射时间不足而导致过多的药剂流失。

(3)本发明采用的激光紫外活化过硫酸盐技术，可以明显提升目标污染物碘代造影剂的矿化度，将更多的污染物直接氧化成co2和h2o，减少中间产物的安全风险，同时有助于削减后续加氯消毒过程中“三致”毒性消毒副产物的生成量。

(4)本发明采用的激光紫外活化过硫酸盐技术，不仅适用于非离子型的碘代造影剂的快速去除，也适用于离子型的碘代造影剂。

(5)本发明采用的激光紫外活化过硫酸盐技术，适用的ph范围较为广泛，且常温常压下即可进行，反应条件容易满足，操作简便快捷。

附图说明

图1为激光紫外活化过硫酸盐去除三种碘代造影剂(碘海醇、碘帕醇、泛影酸钠)的效果；

图2为激光紫外与传统低压紫外分别活化过硫酸盐相同时间内对碘海醇的降解效率；

图3为激光紫外与传统低压紫外分别活化过硫酸盐对碘海醇的矿化率和过硫酸盐的消耗量；

图4为三种碘代造影剂的降解效率随反应时间变化图；

图5为三种碘代造影剂的降解效率随反应时间变化图。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本发明进行详细说明。本实施例以本发明技术方案为前提进行实施，给出了详细的实施方式和具体的操作过程，但本发明的保护范围不限于下述的实施例。

以下各实施例中，实施例中的激光紫外灯的波长为市面常用的266nm的激光紫外发射器发射，低压紫外灯采用传统汞灯波长为254nm；反应容器为圆柱形敞口容器，激光紫外光源位于液面上方，照射方向自上而下，光源距离液面高度不超过20cm，容器内溶液深度不超过15cm。

其余如无特别说明的原料或处理技术，则表明均为本领域的常规市售原料或常规处理技术。

实施例1

调节含有浓度为10μm的碘代造影剂溶液(碘海醇、碘帕醇、泛影酸钠)至ph＝7，向溶液中加入过硫酸钠使其浓度为1.0mm，调节激光紫外灯的功率为20mw，反应时间控制为5s、10s、20s、30s和40s。三种碘代造影剂的降解率随反应时间变化如图1所示。

从图1可以看出激光紫外活化过硫酸盐在40s内对三种碘代造影剂均具有较高的去除效率。其中对碘海醇的降解效率最高，可以达到94％；对难降解的离子型的泛影酸钠降解效率在40s内也可达到61.7％。由此可以发现，激光紫外活化过硫酸盐可以在40s内强化去除水中的碘代造影剂，反应时间短降解效率高。

实施例2

选择一种碘代造影剂，以碘海醇为例，调节含有浓度为10μm的碘海醇溶液至ph＝7，向溶液中加入过硫酸钠使其浓度为1.0mm，调节好激光紫外灯(功率控制为20mw)和低压紫外灯(尽可能保证光照强度最大)，反应时间控制为10、20、30和40s。碘海醇的降解率在不同体系中随反应时间变化如图2所示。

从图2可以看出激光紫外活化过硫酸盐在40s内对碘海醇的去除率可达到93％左右，而传统低压紫外光源受限于输出的辐照强度，在短时间内无法高效的活化过硫酸盐去除碘海醇(去除率仅为5％左右)。这说明对于水力停留时间较短的实际水处理工程中，本发明具有明显优势，可在极短的时间内实现碘代显影剂污染物的高效去除。

实施例3

选择一种碘代造影剂，以碘海醇为例，调节含有浓度为10μm的碘海醇溶液至ph＝7，向溶液中加入过硫酸钠使其浓度为1.0mm，调节好激光紫外灯和低压紫外灯，控制相同的紫外辐照剂量(光照强度×照射时间)，测定反应溶液的总矿化率和过硫酸钠的消耗量。碘海醇的矿化率和过硫酸钠的消耗量在不同体系中随反应时间变化如图3所示。

从图3可以看出相同紫外剂量的条件下，激光紫外活化过硫酸盐对碘海醇的矿化率明显高于低压紫外光源，且紫外剂量越高，增幅越明显；而且相同紫外剂量下，激光紫外活化下的过硫酸盐消耗量更高，说明药剂利用更充分。

实施例4：

与实施例1相比，绝大部分都相同，除了本实施例中反应溶液的ph值控制为3.0。三种碘代造影剂的降解效率随反应时间变化如图4所示。

从图5可以看出激光紫外活化过硫酸盐在40s内，当ph控制在3.0的时候，仍然可以保持对三种碘代造影剂的去除效率。其中对碘海醇的降解效率最高，可以达到83％；对难降解的离子型的泛影酸钠降解效率在40s内也可达到60.9％。

实施例5：

与实施例1相比，绝大部分都相同，除了本实施例中反应溶液的ph值控制为9.0。三种碘代造影剂的降解效率随反应时间变化如图5所示。

从图1可以看出激光紫外活化过硫酸盐在40s内，当ph控制在9.0的时候，仍然可以保持对三种碘代造影剂的去除效率。其中对碘海醇的降解效率最高，可以达到73％；对难降解的离子型的泛影酸钠降解效率在40s内也可达到52％。由此可以发现，激光紫外活化过硫酸盐可以在ph为3.0-9.0的范围内强化去除水中的碘代造影剂，反应时间短降解效率高。

上述的对实施例的描述是为便于该技术领域的普通技术人员能理解和使用发明。熟悉本领域技术的人员显然可以容易地对这些实施例做出各种修改，并把在此说明的一般原理应用到其他实施例中而不必经过创造性的劳动。因此，本发明不限于上述实施例，本领域技术人员根据本发明的揭示，不脱离本发明范畴所做出的改进和修改都应该在本发明的保护范围之内。