CN102249365B

CN102249365B - γ辐照降解水中磺胺嘧啶的方法

Info

Publication number: CN102249365B
Application number: CN2011101604518A
Authority: CN
Inventors: 郭照冰; 周飞; 包春晓; 林明月; 秦开桂
Original assignee: Nanjing University of Information Science and Technology
Current assignee: Nanjing University of Information Science and Technology
Priority date: 2011-06-15
Filing date: 2011-06-15
Publication date: 2013-02-13
Anticipated expiration: 2031-06-15
Also published as: CN102249365A

Abstract

本发明属于水体中抗生素及其衍生物等微污染物的降解处理领域，公开一种γ辐照降解水中磺胺嘧啶的方法，该方法包括以下步骤：选γ辐照放射源为⁶⁰Co，辐照剂量为0.11~6.01kGy，辐照时间为1~2h，辐照距离为10~240cm，水中磺胺嘧啶的浓度为2mg/L~50mg/L。辐照一定的时间后，用高效液相色谱测定辐照后磺胺嘧啶的浓度，确定降解效果。该方法不产生二次污染，安全可靠，降解效率高，着良好的发展前景。

Description

γ辐照降解水中磺胺嘧啶的方法

技术领域：

本发明涉及一种高级氧化技术处理难降解的有毒有机废水的方法，特别涉及了一种γ辐照降解水中磺胺嘧啶的方法。

背景技术：

近年来，抗生素被大量用于人体临床和畜牧养殖，这些药物会通过各种途径进入到水体与土壤中，对生态环境和人体健康构成严重威胁。目前，我国对抗生素药物在水生和陆生环境中的蓄积、转移、转化及对各种生物的影响，还缺乏系统研究，因此，开展抗生素环境行为研究及应对措施的制订工作非常重要。磺胺类药物是应用最早的一类人工合成抗生素药物，其在环境中的残留期较长，是一种新型污染物。磺胺类药物的滥用会导致其在动物体内的蓄积和残留，可引起人的过敏反应及菌群失调，同时也会导致人体内的病原菌耐药菌株不断增多等。

废水中的残留抗生素和高浓度有机物使传统生物处理法很难达到预期的处理效果，因残留抗生素对微生物的强烈抑制作用使好氧菌中毒，造成好氧处理困难；而厌氧处理高浓度的有机物又难以满足出水达标，还需进一步处理。针对这些问题，人们开发了许多高效深度处理工艺，具有代表性的有吸附技术、高效生物处理技术、深度化学氧化技术等。其中活性炭吸附、大孔树脂吸附、臭氧氧化已得到部分推广，但成本较高，普及化存在一定难度；光催化氧化也取得了阶段性进展，但由于成本较高和处理效果等方面的原因，较难实现工业化。因此有必要开发高效价廉的新型深度处理工艺。

发明内容：

本发明提供一种γ辐照降解水中磺胺嘧啶的方法，该方法不产生二次污染，安全可靠，降解效率高，着良好的发展前景。

本发明的技术方案如下：

一种γ辐照降解水中磺胺嘧啶的方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：

一种γ辐照降解水中磺胺嘧啶的方法，其特征在于，所选γ辐照放射源为⁶⁰Co，辐照剂量为0.11~6.01kGy，辐照时间为1~2h，辐照距离为10~240cm，水中磺胺嘧啶的浓度为2mg/L~50mg/L。

所述γ辐照与H₂O₂组合降解水中磺胺嘧啶，其中H₂O₂在水中的浓度为10mg/L~20 mg/L。γ辐照与H₂O₂组合中，水中磺胺嘧啶的浓度为20mg/L。

所述γ辐照与Fenton试剂组合降解水中磺胺嘧啶，其中H₂O₂在水中的浓度为10mg/L~20 mg/L； Fe²⁺在水中的浓度为1mg/L~2mg/L。所述γ辐照与Fenton试剂组合中，磺胺嘧啶的浓度为20mg/L。

本发明的有益效果：

γ辐照技术与其它水处理技术相比，辐照技术具有广泛的适应性，可处理众多难降解污染物；可不添加任何化学试剂，使水体中的大分子难降解有机物降解成低毒或无毒的小分子易降解物质，甚至彻底矿化为CO₂和H₂O，不产生二次污染，安全可靠；具有反应速率快、降解效率高、污染物降解彻底等优点，有着良好的发展前景。

1) 本发明采用γ辐照降解水中磺胺嘧啶，介质水在γ辐照下会产生一系列的活性物质，其中，e^- _aq与H·是极具还原性的自由基，·OH是极具氧化性的自由基。注意到磺胺嘧啶中同时存在氧化性基团(-SO₂-)与还原性基团(-NH₂, -NH-)，因此，磺胺嘧啶既可被e^- _aq、H·还原，也可被·OH氧化。通过研究磺胺嘧啶的γ辐照降解产物，发现γ辐照降解水中磺胺嘧啶主要是以·OH氧化为主。

2) 本发明去除水中磺胺嘧啶的方法，二次污染风险小。·OH可直接与水中磺胺嘧啶反应生成二氧化碳、水和矿物盐，使水中的磺胺嘧啶氧化减少，不会产生二次污染。

3、本发明涉及的采用单独γ辐照、γ辐照-H₂O₂组合、γ辐照-Fenton试剂组合三种方法处理过程易于控制，可操作性强。

具体实施方式：

以下通过实施例进一步说明本发明。

实施例1：

配制浓度为2mg/L的磺胺嘧啶溶液样品（以水配制），⁶⁰Co作为放射源，γ辐照剂量分别设为0.11、0.18、0.28、0.49、0.71、0.88kGy，即辐照距离分别为240、180、140、100、80、70cm，辐照时间为2h，用高效液相色谱测定辐照后磺胺嘧啶的浓度，确定降解效果，得到的去除率分别为56.43%、81.51%、100%、100%、100%、100%。

实施例2：

与实施例1基本相同，将2mg/L的磺胺嘧啶溶液样品改为5mg/L的磺胺嘧啶溶液。磺胺嘧啶的去除率分别为47.09%、71.64%、77.22%、85.60%、93.77%、95.14%。

实施例3：

与实施例1基本相同，将2mg/L的磺胺嘧啶溶液样品改为10mg/L的磺胺嘧啶溶液，同时将辐照剂量分别改为0.11、0.28、0.49、0.71、0.88、1.11kGy，即辐照距离分别改为240、140、100、80、70、60cm，辐照时间仍为2h。磺胺嘧啶的去除率分别为30.96%、59.26%、71.41%、83.25%、87.70%、95.71%。

实施例4：

与实施例1基本相同，将2mg/L的磺胺嘧啶溶液样品改为20mg/L的磺胺嘧啶溶液，同时将辐照剂量分别改为0.18、0.35、0.56、0.72、0.97、1.35kGy，即辐照距离分别改为120、80、60、50、40、30cm，辐照时间改为1h。磺胺嘧啶的去除率分别为27.63%、43.75%、56.65%、69、08%、84.39%、94.56%。

实施例5：

与实施例1基本相同，将2mg/L的磺胺嘧啶溶液改为50mg/L的磺胺嘧啶溶液，同时将辐照剂量改为0.18、0.49、0.88、1.94、4.16、6.01kGy，即辐照距离分别改为180、100、70、40、20、10cm，辐照时间为2h。磺胺嘧啶的去除率分别为17.82%、25.88%、37.75%、78.58%、93.02%、97.96%。

由实施例1、2、3、4、5可以看出，磺胺嘧啶初始浓度越低，在同一剂量条件下的降解率越高，但磺胺嘧啶去除的绝对量则较小；在同一初始浓度下，辐照剂量越大，磺胺嘧啶的降解率越大，但降解速率逐渐降低。因此，⁶⁰Co源γ辐照可有效降解水中磺胺嘧啶，且低浓度磺胺嘧啶溶液更有利于其γ辐照降解，这为水中微量磺胺嘧啶的去除提供思路。

实施例6

与实施例4基本相同，向20mg/L的磺胺嘧啶溶液样品中加入H₂O₂，使H₂O₂的浓度为10mg/L。辐照剂量分别为0.18、0.35、0.56、0.72、0.97、1.35kGy，即辐照距离分别为120、80、60、50、40、30cm，辐照时间为1h。磺胺嘧啶的去除率分别为31.39%、50.72%、65.75%、78.05%、90.17%、97.14%。

实施例7：

与实施例4基本相同，向20mg/L的磺胺嘧啶溶液样品中加入H₂O₂，使H₂O₂的浓度为20mg/L。辐照剂量分别为0.18、0.35、0.56、0.72、0.97、1.35kGy，即辐照距离分别为120、80、60、50、40、30cm，辐照时间为1h。磺胺嘧啶的去除率分别为36.07%、55.62%、69.63%、82.93%、92.92%、97.71%。

实施例8：

与实施例7基本相同，向20mg/L的磺胺嘧啶、10mg/LH₂O₂溶液样品中加入Fe²⁺，使Fe²⁺的浓度为1mg/L。辐照剂量分别为0.18、0.35、0.56、0.72、0.97、1.35kGy，即辐照距离分别为120、80、60、50、40、30cm，辐照时间为1h。磺胺嘧啶的去除率分别为81.49%、85.37%、87.48%、92.34%、97.41%、98.79%。

实施例9：

与实施例7基本相同，向20mg/L的磺胺嘧啶、10mg/LH₂O₂溶液中加入Fe²⁺，使Fe²⁺的浓度为2mg/L。辐照剂量分别为0.18、0.35、0.56、0.72、0.97、1.35kGy，即辐照距离分别为120、80、60、50、40、30cm，辐照时间为1h。磺胺嘧啶的去除率分别为88.99%、93.09%、95.74%、97.25%、98.67%、98.84%。

由实施例4、6、7、8、9可以看出，H₂O₂的加入在一定程度上促进磺胺嘧啶的γ辐照降解，且随着H₂O₂浓度增加，对磺胺嘧啶降解促进的程度增大； Fe²⁺加入后明显促进磺胺嘧啶的辐照去除。当H₂O₂浓度恒定，Fe²⁺浓度升高时，磺胺嘧啶去除率相应地提高。

比较γ辐照-H₂O₂组合工艺与γ辐照-Fenton组合工艺，可以发现，γ辐照-Fenton组合工艺对磺胺嘧啶的处理效果明显好于γ辐照-H₂O₂组合工艺，这主要是因为H₂O₂在Fe²⁺催化作用下生成更多的·OH，从而更有利于磺胺嘧啶的降解。

Claims

1.一种γ辐照降解水中磺胺嘧啶的方法，其特征在于，该方法采用γ辐照与H₂O₂、Fenton试剂组合降解水中磺胺嘧啶，所选γ辐照放射源为⁶⁰Co，辐照剂量为0.11~6.01kGy，辐照时间为1~2h，辐照距离为10~240cm，水中磺胺嘧啶的浓度为2mg/L~50mg/L，H₂O₂在水中的浓度为10mg/L~20 mg/L； Fe²⁺在水中的浓度为1mg/L~2mg/L。

2.如权利要求1所述的γ辐照降解水中磺胺嘧啶的方法，其特征在于，所述水中磺胺嘧啶的浓度为20mg/L。