一种采用过氧乙酸活化亚硫酸盐降解水中抗生素的方法

本发明涉及污水处理方法，具体为一种采用过氧乙酸活化亚硫酸盐降解水中抗生素的方法。

背景技术：

1、作为饮用水水源的流域范围内有密集的工业与城市布局，导致众多有机新污染物进入水源水。其中抗生素因在水源中类别多、健康风险高、物化性质复杂，成为水处理领域研究的焦点之一。由于抗生素浓度低、结构稳定且具有生物抑制作用，传统的水处理方法对抗生素的去除均存在不同程度的局限，因此，开发出绿色高效的抗生素处理方法成为行业的迫切需求。

2、高级氧化技术(包括臭氧氧化、芬顿氧化、光催化氧化和电化学氧化等)产生的具有强氧化性的活性物质，能够将难降解的大分子有机物降解为低度或无毒的小分子物质，甚至完全矿化，已经在控制有机污染物方面展现出良好的发展前景。

3、近年来，亚硫酸盐作为一种价格低廉、绿色环保的水处理药剂被广泛用于水处理工艺中。与羟基自由基(·oh)相比，硫酸根自由基(so4·-)具有更高的氧化还原电位(2.5～3.1v)，半衰期长(30μs)，与有机物反应活性较高等优点，成为去除有机新污染物的高级氧化新技术。然而，目前研究多以紫外、过渡金属及强氧化剂(高锰酸盐或二氧化氯)对亚硫酸盐进行活化以产生自由基，但紫外需要额外能量输入；过渡金属体系中存在金属离子残留可能导致饮用水二次污染问题；高锰酸盐可能引发色度问题；二氧化氯不易保存且产生有毒副产物(如亚氯酸盐)均限制了其在饮用水处理中的应用。同时，亚硫酸盐活化产生so4·-和·oh的速率受制于水中溶解氧含量，氧化还原反应触发瞬态自由基生成技术成为亚硫酸盐高级氧化体系构建的新焦点。因此，开发简便、绿色的活化亚硫酸盐高级氧化体系是非常必要的。

技术实现思路

1、发明目的：为了克服现有技术中存在的不足，本发明的目的是提供一种在常温常压下进行、反应温和、无外加能源、环境友好、易于操作的采用过氧乙酸活化亚硫酸盐降解水中抗生素的方法。

2、技术方案：本发明所述的一种采用过氧乙酸活化亚硫酸盐降解水中抗生素的方法，包括以下步骤：

3、步骤一，向含抗生素的水中加入亚硫酸盐，并搅拌均匀；

4、步骤二，将过氧乙酸加入步骤一所得混合溶液中，并搅拌均匀；

5、步骤三，调节步骤二得到的溶液ph为5.0～9.0，匀速搅拌下在45min内进行降解。

6、进一步地，步骤一中，亚硫酸盐为亚硫酸钾或亚硫酸钠。亚硫酸盐浓度为0.5～2.0mmol/l抗生素为阿特拉津、氯霉素、卡马西平、阿莫西林中的一种。抗生素的浓度为5～10μmol/l。

7、进一步地，步骤二中，过氧乙酸浓度与亚硫酸盐混合后的浓度比为1:4～6。过氧乙酸作为一种消毒和灭菌的过氧酸氧化剂，能够生成用于降解有机物的·oh和碳中心自由基(包括，乙酰氧基自由基(ch3c(o)o·)、乙酰过氧自由基(ch3c(o)oo·)等)。与传统氧化剂相比，过氧乙酸氧化还原电位达1.96v，高于高锰酸盐(1.695v)和二氧化氯(1.5v)，生成消毒副产物的趋势更低以及无二次污染等特性，具有良好的应用前景。目前使用过氧乙酸活化亚硫酸盐的高级氧化工艺鲜有报道，过氧乙酸可作为亚硫酸盐的高效氧化还原双向反应触发剂以产生活性物质。

8、进一步地，步骤三中，通过0.1mol/l的硫酸或氢氧化钠溶液调节溶液ph。溶液ph为7.0～9.0。搅拌速度为400～600rpm。降解的温度为20～25℃。

9、反应原理：亚硫酸盐高级氧化体系中亚硫酸盐活化首先产生还原性电子(eaq-)、氢原子自由基(h·)和亚硫酸根自由基(so3·-)，然后在有氧条件下迅速转化生成硫氧自由基(so4·-、so5·-)和·oh。过氧乙酸生成r-c·的同时会伴随氧分子释放。过氧乙酸可作为亚硫酸盐的高效氧化还原双向反应触发剂，既能活化亚硫酸盐产生so4·-和·oh，又能自身产生具有选择性氧化作用的r-c·。过氧乙酸在·oh的作用下产生o2，释放的氧量将能够满足当量亚硫酸盐产生so4·-和·oh的需氧量。

10、有益效果：本发明和现有技术相比，具有如下显著性特点：

11、1、反应过程中产生的消毒副产物少，工艺简单，反应条件温和，是一种高效降解抗生素类新污染物的水处理技术；

12、2、采用过氧乙酸为亚硫酸盐活化剂，环境友好，不会产生二次污染，不需要额外的能量输入，在常温常压条件下即可进行，操作简单，适用于水体中抗生素等有机污染物的去除，具有广阔的应用前景；

13、3、对于氯霉素的降解效率高达93.21％，降解效率与现有降解方法相比，具有显著提升。

技术特征：

1.一种采用过氧乙酸活化亚硫酸盐降解水中抗生素的方法，其特征在于，包括以下步骤：

2.根据权利要求1所述的一种采用过氧乙酸活化亚硫酸盐降解水中抗生素的方法，其特征在于：所述步骤一中，亚硫酸盐为亚硫酸钾或亚硫酸钠。

3.根据权利要求1所述的一种采用过氧乙酸活化亚硫酸盐降解水中抗生素的方法，其特征在于：所述步骤一中，亚硫酸盐浓度为0.5～2.0mmol/l。

4.根据权利要求1所述的一种采用过氧乙酸活化亚硫酸盐降解水中抗生素的方法，其特征在于：所述步骤一中，抗生素为阿特拉津、氯霉素、卡马西平、阿莫西林中的一种。

5.根据权利要求4所述的一种采用过氧乙酸活化亚硫酸盐降解水中抗生素的方法，其特征在于：所述抗生素的浓度为5～10μmol/l。

6.根据权利要求1所述的一种采用过氧乙酸活化亚硫酸盐降解水中抗生素的方法，其特征在于：所述步骤二中，过氧乙酸浓度与亚硫酸盐混合后的浓度比为1:4～6。

7.根据权利要求1所述的一种采用过氧乙酸活化亚硫酸盐降解水中抗生素的方法，其特征在于：所述步骤三中，通过0.1mol/l的硫酸或氢氧化钠溶液调节溶液ph。

8.根据权利要求1所述的一种采用过氧乙酸活化亚硫酸盐降解水中抗生素的方法，其特征在于：所述步骤三中，溶液ph为7.0～9.0。

9.根据权利要求1所述的一种采用过氧乙酸活化亚硫酸盐降解水中抗生素的方法，其特征在于：所述步骤三中，搅拌速度为400～600rpm。

10.根据权利要求1所述的一种采用过氧乙酸活化亚硫酸盐降解水中抗生素的方法，其特征在于：所述步骤三中，降解的温度为20～25℃。

技术总结
本发明公开了一种采用过氧乙酸活化亚硫酸盐降解水中抗生素的方法，包括以下步骤：步骤一，向含抗生素的水中加入亚硫酸盐，并搅拌均匀；步骤二，将过氧乙酸加入步骤一所得混合溶液中，并搅拌均匀；步骤三，调节步骤二得到的溶液pH为5.0～9.0，匀速搅拌下在45min内进行降解。亚硫酸盐为亚硫酸钾或亚硫酸钠。本发明反应过程中产生的消毒副产物少，工艺简单，反应条件温和，是一种高效降解抗生素类新污染物的水处理技术；采用过氧乙酸为亚硫酸盐活化剂，环境友好，不会产生二次污染，不需要额外的能量输入，在常温常压条件下即可进行，操作简单，适用于水体中抗生素等有机污染物的去除，具有广阔的应用前景。

技术研发人员：林涛,王宇辰,陈晗
受保护的技术使用者：河海大学
技术研发日：
技术公布日：2024/1/14