一种去除污水中抗生素的方法技术

本发明专利技术属于环境中水处理应用领域，具体涉及一种去除污水中抗生素的方法。主要是选择化学试剂FeCl3处理污水，既能简单便捷的去除掉污水中常见杂质(HPO

【技术实现步骤摘要】
一种去除污水中抗生素的方法


[0001]本专利技术属于环境中水处理应用领域，具体涉及一种去除污水中抗生素的方法。主要是选择化学试剂FeCl3处理污水，既能简单便捷的去除掉污水中常见杂质(HPO
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、HCO3‑
、NOM)，又对针铁矿与锌离子协同促进抗生素的水解过程不产生抑制作用。去除干扰物质后，在非均相环境里快速去除实际污水中的β
‑
内酰胺类抗生素。

技术介绍

[0002]抗生素是具有病原体或其它活性物质的一类次级代谢产物，广泛用于预防和治疗人类和动物疾病，并促进动物生长，在畜牧和水产养殖业中抗生素也得到了广泛的使用。其中，β
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内酰胺类抗生素是抗生素中应用最广泛的处方类抗感染药剂，主要由青霉素类、头孢霉菌素类、碳青霉烯类和单环β
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内酰胺类组成。
[0003]由于人类或动物对抗生素的大量消耗和少量代谢，大量的β
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内酰胺类抗生素最终排入环境，对土壤、水环境已经造成了不可忽视的影响，甚至损害了人体的健康。因此，去除水体中抗生素亟待解决。
[0004]从研究现状来看，已知部分过渡金属元素，如汞、锌、铜、钴等可催化β
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内酰胺类抗生素的降解。顺序为：Zn＞Co＞Ni≈Cu≈Pb。即便Zn
2+
相对其他离子对β
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内酰胺类抗生素的降解作用大，但是降解速率仍然很慢(k＝1.14h
‑1)，不适用于污水处理厂中抗生素的去除。近些年来，逐渐有学者开始研究非均相体系中抗生素的降解，其中，已经在实验室条件下验证针铁矿和Zn
2+
协同作用可以有效去除土壤环境中的β
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内酰胺类抗生素，2h内约降解90％的青霉素钾。
[0005]由于实际污水中成分复杂，含有各种阴、阳离子，有机物等干扰物质，将该理论用于实际水体中，发现使用FeOOH
‑
Zn
2+
体系降解β
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内酰胺类抗生素的效果很差，几乎不起作用。通过进一步分析发现，污水中磷酸盐、碳酸盐、自然有机物(NOM)对FeOOH
‑
Zn
2+
体系的影响很大，鉴于此，本专利技术提出一种去除污水中磷酸盐、碳酸盐、NOM干扰后快速去除β
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内酰胺类抗生素的方法。

技术实现思路

[0006]本专利技术的目的是提出选择一种既能简单高效的去除污水中的磷酸盐、碳酸盐、NOM干扰物质，又对针铁矿和锌离子体系在去除β
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内酰胺类抗生素的过程中不产生不利影响的化学试剂，在去除污水中的部分杂质后，使用针铁矿与锌离子协同的非均相环境快速去除实际污水中的β
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内酰胺类抗生素药物。
[0007]污水除磷技术主要有生物除磷和化学除磷两大类。化学除磷一般受进水水质的影响较小，除磷效果稳定。化学上，铁盐除磷的原理主要有两个：
[0008](1)三价铁离子快速水解，生成含铁的羟基氧化物，该羟基氧化物吸附水溶液中的磷酸根，实现除磷目的；
[0009](2)三价铁离子直接与磷酸根反应生成磷酸铁沉淀，实现除磷目的。
[0010]铁盐除碳酸盐的原理主要是：
[0011]3HCO3‑
+Fe
3+
＝Fe(OH)3↓
+3CO2↑
[0012]铁盐除NOM的原理主要是：
[0013]Fe
3+
水解产物Fe(OH)3絮体上有较多的活性吸附空间.可以对有机配位体进行吸附，从而去除污水中的NOM。
[0014]本专利技术为解决现有方法中提出的问题提出一个解决方法主要包括以下步骤：
[0015]1)优化体系浓度，提高纯水体系中FeOOH
‑
Zn
2+
水解青霉素钾的反应速率：已有研究表明，过剩的FeOOH和过剩的Zn
2+
均会对体系中青霉素钾的水解起到抑制作用，因此，应该选取合适的浓度，保证青霉素钾的水解速率。FeOOH浓度选取50mg/l，100mg/l，500mg/l，1g/l；Zn
2+
浓度选取3μM，30μM，70μM，150μM。
[0016]室温，pH＝8.2条件下，改变FeOOH和Zn
2+
浓度进行正交实验，观察青霉素钾在不同浓度时的水解速率，结合实际情况，找出FeOOH和Zn
2+
最佳浓度值。
[0017]2)确定阴、阳离子对体系的干扰：因为污水中成分复杂，含有各种阴、阳离子，先在纯水体系中单独添加各种干扰离子，分析探究水体中常见离子(Ca
2+
、Mg
2+
、NH
4+
、HPO
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、HCO3‑
、NOM)对体系的影响情况，其中NOM在IHSS Suwannee River底泥中提取。
[0018]3)研究结果证明，当体系中含有HPO
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、HCO3‑
、NOM时，青霉素钾水解受到抑制。因此，本专利技术提出在水解抗生素前，使用一种合适的化学试剂进行水样预处理，同时去除磷酸盐、碳酸盐、NOM，再利用FeOOH
‑
Zn
2+
体系进行抗生素的降解。经过探究发现，铁盐可以满足此要求。
[0019]4)探究FeCl3除磷酸盐合适的pH和投加量。依据紫外分光光度计钼酸盐分光光度法测定剩余磷的浓度，确定磷的去除效果，最终验证当pH＝5，FeCl3∶Na2HPO4＝2∶1时，去磷效果最好。去除干扰离子后，取上清液，利用此时的水体进行FeOOH
‑
Zn
2+
体系中青霉素钾的水解探究。
[0020]5)利用FeCl3去除碳酸氢盐。依据TOC分析仪测定剩余无机碳浓度，选出FeCl3的合适投加量。去除干扰离子后，取上清液，进行FeOOH
‑
Zn
2+
体系中青霉素钾的水解探究。
[0021]6)进一步研究NOM的去除。依据紫外分光光度计在254nm处的吸光度初步判断铁盐处理NOM的效果，得到FeCl3合适的投加量。去除NOM后，取上清液进行FeOOH
‑
Zn
2+
体系中青霉素钾的水解探究。
[0022]7)进行干扰离子的整合。含水体中加入HPO
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、HCO3‑
、NOM模拟实际污水，按照比例加入适量FeCl3，调节pH＝5。去除干扰离子后，取上清液进行FeOOH
‑
Zn
2+
体系中青霉素钾的水解探究。
[0023]有益效果：
[0024]本专利技术的有益效果在于只需要使用一种化学剂FeCl3预处理水体后，可以同时去除磷酸盐、碳酸盐、NOM，避免了三种强干扰物质对FeOOH
‑...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种去除污水中磷酸盐、碳酸盐、NOM干扰后快速去除β
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内酰胺类抗生素的方法，主要包括以下步骤：1)室温，pH＝8.2条件下，优化体系浓度，提高纯水体系中FeOOH
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Zn
2+
水解青霉素钾的反应速率：已有研究表明，过剩的FeOOH和过剩的Zn
2+
均会对体系中青霉素钾的水解起到抑制作用，因此，应该选取合适的浓度，保证青霉素钾的水解速率，FeOOH浓度选取50mg/l，100mg/l，500mg/l，1g/l；Zn
2+
浓度选取3μM，30μM，70μM，150μM；2)确定阴、阳离子对体系的干扰：因为污水中成分复杂，含有各种阴、阳离子，先在纯水体系中单独添加各种干扰离子，分析探究水体中常见杂质(Ca
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、Mg
2+
、NH
4+
、HPO
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、HCO3‑
、NOM)对体系的影响情况；3)研究结果证明，当体系中含有HPO
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、HCO3‑
、NOM时，青霉素钾水解受到抑制，因此，本发明提出在水解抗生素前，使用一种合适的化学试剂进行水样预处理，去除磷酸盐、碳酸盐、NOM的同时对FeOOH
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Zn
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体系降解抗生素的过程不产生不利影响，经过探究发现，铁盐可以满足此要求；4)探究FeCl3除磷酸盐合适的pH和投加量。依据紫外分光...

【专利技术属性】
技术研发人员：孙佩哲，刘莹莹，
申请(专利权)人：天津大学，
类型：发明
国别省市：