一种基于紫外/亚硫酸盐体系降解氯霉素的方法技术

本发明专利技术公开了一种基于紫外/亚硫酸盐体系降解氯霉素的方法，具体为：去除含氯霉素的反应液中的溶解氧，向反应液中曝氮气并加入亚硫酸盐，于紫外条件下反应。该方法通过紫外和亚硫酸盐联用显著提高了氯霉素的降解率、脱氯效果并有效降低了生物毒性，而且适用pH范围广。在其基础上，还可进一步增加氧化曝气处理，可实现反应体系中高浓度氯霉素的完全降解，并通过生态构效关系程序(ECOSAR)与种子发芽实验联合预测降解产物毒性，观察到反应后的溶液显著降低了对环境的生态毒性，这具有重要的环境意义。意义。意义。

A degradation method of chloramphenicol based on UV / Sulfite System

【技术实现步骤摘要】
一种基于紫外/亚硫酸盐体系降解氯霉素的方法


[0001]本专利技术属于水处理
，特别涉及一种基于紫外/亚硫酸盐体系降解氯霉素的方法。

技术介绍

[0002]氯霉素(CAP)作为一种氯代硝基抗生素具有良好的抗菌能力，被广泛应用于人类和动物疾病的治疗中。在我国市政污水中CAP的检出浓度已超过40μg/L，而在制药厂处理前出水中氯霉素浓度高达到20～30mg/L。由于其亲水性好，抗菌能力强，传统的水处理手段难以去除氯霉素。且氯霉素可以导致严重的骨髓抑制和再生障碍性贫血，被列为2A类致癌物。故研究氯霉素此类污染物的去除具有重要环境意义。
[0003]为了弥补传统水处理技术的不足，作为潜在的能用于环境修复的高级还原技术(ARPs)手段被广泛研究。将活化方法与还原剂结合，产生能够有效降解氧化污染物的富电子自由基。高级还原技术在降解脂肪族卤化有机成分方面表现出巨大潜力，如1，2
‑
二氯乙烷、氯乙烯和氯乙酸等。目前被用于活化方法有紫外线照射、高能电子束和超声波等，其中紫外线照射是最经济有效的激活还原性自由基产生的手段。
[0004]基于亚硫酸盐的高级还原技术也成为降解难降解污染物的主流之一。亚硫酸盐与其他含硫氧化剂(如过一硫酸盐、过二硫酸盐)相比，亚硫酸盐成本更低，产品来源更丰富；对环境的生态毒性较好，过量的亚硫酸盐只需后续曝气使其转化为对环境友好的硫酸盐；若采用经济恰当的方式激活亚硫酸盐，可使得其对环境中的污染物具有降解、脱卤的潜力。因此，将紫外照射与亚硫酸盐结合用以环境中难降解污染物的去除。

技术实现思路

[0005]有鉴于此，本专利技术的目的在于提供一种利用高效还原技术降解氯霉素的方法，以实现高效降解氯霉素且降解产物毒性低的效果。
[0006]为了实现上述目的，本专利技术的技术方案具体如下：
[0007]一种基于紫外/亚硫酸盐体系降解氯霉素的方法，包括以下步骤：
[0008]1)去除含氯霉素的反应液中的溶解氧；
[0009]2)保持反应液的缺氧环境并加入亚硫酸盐，于紫外条件下反应。
[0010]进一步地，在上述技术方案中，还包括步骤3)：待步骤2)反应结束后，向反应液中曝空气或氧气，并于紫外条件下反应。
[0011]进一步地，在上述技术方案中，步骤1)具体为：用无氧惰性气体(如氮气)吹扫反应液；更进一步地，吹扫时间一般在30min及以上。
[0012]进一步地，在上述技术方案中，步骤2)中保持缺氧环境的方法可以为：向反应液中持续曝无氧惰性气体(如氮气)。
[0013]进一步地，在上述技术方案中，步骤2)中的亚硫酸盐包括但不限于亚硫酸钠、亚硫酸氢钠、亚硫酸钾等。
[0014]进一步地，在上述技术方案中，在上述反应液中，氯霉素与亚硫酸盐的摩尔比为1∶0.0062～4.6；更进一步地，反应液中的氯霉素的初始含量为0～150ppm。
[0015]进一步地，在上述技术方案中，步骤1)所述反应液的pH为3～11。
[0016]进一步地，在上述技术方案中，步骤3)中的曝气方式为持续曝气或间歇曝气。
[0017]进一步地，在上述技术方案中，步骤2)所述反应的反应时间为0.5～4h。
[0018]进一步地，在上述技术方案中，步骤3)所述反应的反应时间为1～3h。
[0019]本专利技术的有益效果：
[0020]本专利技术将紫外和亚硫酸盐联用，亚硫酸盐在缺氧环境中被紫外照射激活，产生大量的水合电子e
aq
‑
和还原性氢
·
H，加上紫外的直接光解作用，显著提高了氯霉素的降解率(可达90％以上)、脱氯效果(达到92％)以及降低了生物毒性；而且适用pH范围广，有利于推广应用。
[0021]在紫外和亚硫酸盐联用的基础上，增加氧化曝气处理，整个降解过程可分为还原段和氧化段；在还原段降解氯霉素的基础上，氧化段对氯霉素的降解率可达到100％，COD去除率可达30％，而且氧化段进一步降低了生物毒性，基本上完全解除了CAP及其降解产物对环境的毒害危险；另外亚硫酸亚在氧化段也转化为常规硫酸盐，对环境友好。
[0022]本专利技术的方法能有效降解高浓度的氯霉素，且降解条件温和，操作简单，降解成本低，可用于药厂高浓度氯霉素废水的处理。
附图说明
[0023]图1为本专利技术实施例中氯霉素降解试验所用装置的结构示意图；
[0024]图2为实施例1和对比例1、2中降解时间与氯霉素去除率的曲线图；
[0025]图3为实施例1和对比例1、2中最终脱氯效率对比图；
[0026]图4为实施例2中氧化曝气前后反应液中的COD去除率对比图；
[0027]图5为实施例1和实施例2中产物的生物毒性分析图；
[0028]图6为不同pH条件下降解时间与氯霉素去除率的曲线图；
[0029]图7为不同pH条件下的脱氯效率对比图；
[0030]图8为不同亚硫酸盐加入量对氯霉素的降解曲线图；
[0031]图9为不同亚硫酸盐加入量与脱氯效率的对比图。
具体实施方式
[0032]为了更好地理解本专利技术，下面结合具体实施例进一步阐明本专利技术的内容。应当理解的是，此处所描述的具体实施方式仅用于说明和解释本专利技术，并不用于限制本专利技术。
[0033]实施例1
[0034]基于图1所示的降解装置进行氯霉素降解试验，图1中玻璃容器中心用于放置紫外灯，玻璃容器内用于盛放反应液，底部设有磁搅拌子，顶部盖子上插设有取液管和曝气管，曝气管下端设有用于分散气体的气泡石。
[0035]本实施例采用紫外/亚硫酸盐体系降解氯霉素，其过程具体如下：
[0036](1)将10W低压汞紫外灯放置在玻璃容器中心，反应液中的氯霉素含量为100ppm，调节反应液的pH至3。再持续通入氮气(至少30min)以去除反应液中的溶解氧。
[0037](2)向反应液中加入2mM亚硫酸钠后，开启紫外灯，搅拌反应50min。其中每10min取一次反应液样品，并用高效液相色谱(HPLC)测定残余氯霉素浓度，计算不同时间内氯霉素的去除率；而且反应50min后，用氯离子计测定脱除的氯离子浓度，计算氯离子脱除效率。在此步骤中，曝气速率为3L/min，在具体操作中可根据实际情况进行调整，只要保持反应体系为无氧环境即可。
[0038]在上述过程中，反应液的温度通过水浴维持在20
±
0.5℃。但需要说明的是，反应液的温度对降解效果无明显影响，目的仅在于保持各实施例和对比例中的反应温度条件一致，避免干扰。
[0039]对比例1
[0040]本实施例中仅用亚硫酸钠降解氯霉素，其过程具体为：
[0041](1)同实施例1一致；
[0042](2)与实施例1不一致的是，不开启紫外灯。
[0043]对比例2
[0044]本实施例中仅用紫外降解氯霉素，其过程具体为：
[0045](1)同实施例1一致；<本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于紫外/亚硫酸盐体系降解氯霉素的方法，其特征在于，包括以下步骤：1)去除含氯霉素的反应液中的溶解氧；2)保持反应液的缺氧环境并加入亚硫酸盐，于紫外条件下反应。2.根据权利要求1所述基于紫外/亚硫酸盐体系降解氯霉素的方法，其特征在于，还包括步骤3)：待步骤2)反应结束后，向反应液中曝空气或氧气，并于紫外条件下反应。3.根据权利要求1所述基于紫外/亚硫酸盐体系降解氯霉素的方法，其特征在于，步骤1)具体为：用无氧惰性气体吹扫所述反应液。4.根据权利要求1所述基于紫外/亚硫酸盐体系降解氯霉素的方法，其特征在于，步骤2)所述亚硫酸盐为亚硫酸钠、亚硫酸氢钠或亚硫酸钾。5.根据权利要求1所述基于紫外/亚硫酸盐体系降解氯霉素的方法，其特征在于，在所述反...

【专利技术属性】
技术研发人员：杨列，吴丽娟，闫霄珂，申时太，杨上丁，张祖麟，吴丽，
申请(专利权)人：武汉理工大学，
类型：发明
国别省市：