CN103172136A - 一种利用辐照降解废水中药物残留强的松的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种利用辐照降解废水中药物残留强的松的方法，该方法包括：将含强的松污染物的废水溶液，用一定剂量的电子束加速器辐照技术进行辐照处理，辐照使废水溶液中的强的松分解。该方法通过低剂量辐照能快速有效地降解废水中的强的松，使废水中强的松浓度达到安全排放标准，且易于操作，无附加毒性，无残留危害。

Description

一种利用辐照降解废水中药物残留强的松的方法
技术领域
本发明属于废水处理领域，涉及一种利用辐照降解废水中药物残留强的松的方法。
背景技术
强的松及其衍生物是一类人工合成的高效的抗免疫应激反应的肾上腺类皮质激素类固醇，具有典型的糖皮质激素作用，如抗炎症作用、抑制免疫反应等，其抗炎效能是氢化可的松的4倍，却只有80％的盐皮质激素作用。强的松于20世纪60年代起开始应用于临床脊髓损伤的治疗，近年来经过各国学者的深入研究，认为其具有多方面的神经保护作用，包括改善微循环、抑制脂质过氧化、减少细胞钙内流、维持神经元兴奋性等。此药具有强烈的消炎及抗过敏作用，在临床上广泛应用于支气管哮喘、类风湿性关节炎等疾病的治疗，其不良反应少，优于地塞米松、氢化可的松等。由于该药物具有上述独特的疗效，所以其所属的甾体类药物发展很快，已逐渐成为医药领域的重要门类，在世界范围内需求量巨大，成为仅次于抗生素的第二大类药物，年增长率在15％以上。
随着强的松的广泛应用，其生产应用过程中所产生的废水对环境污染也日益加剧，给人类健康带来了严重威胁。药物中的强的松经过人体或动物体吸收代谢后排入污水系统或环境水体。由于强的松的使用量较大且缺乏具有针对性的水处理工艺，致使大量强的松进入环境中。而且由于医药业大量而频繁地使用，导致强的松形成以痕量浓度长期存在于水环境之中的假性持续性现象，在地表水体和地下水体中，都有一定数量的强的松存在，且具有很强的持久性和潜在的生物累积性，可能转化、生物降解、吸附在污泥上，最终出现在河流、湖泊，一旦流失到环境受纳体中，可能诱发土壤或水生栖息物等的物化或生化功能的改变。强的松没有特异性，对所有的生命有机体均可产生生物效应，即便是在低于ng/L浓度级也会产生内分泌效应，它能稳定地吸附在微小颗粒的表面且有较高的生物累积潜能，如影响到其他生物体的生理结构、导致出现药物抗性等，给生态环境和人类健康带来了一定的潜在风险。
目前，污水处理厂在处理医院废水和生活污水时，一般都是采用的常规处理技术和工艺，无法彻底清除水中的强的松，当自来水厂采用地下水作为饮用水源时，通常不能把强的松减少到可以接受的浓度。通过间接可饮用水的回用、城市污水处理厂的排放，强的松可能暴露于环境并最终存在于饮用水中。而国内外处理强的松废水的方法主要有物化法、生化法等。研究表明，上述处理方法均存在一定的局限性。物化法处理过程受到pH值、氧化剂投加量、反应温度、反应时间等因素的影响；生化法还要受到微生物生长状况的限制。这两种方法过程复杂繁琐、所需时间长、易引起二次污染、而且处理效果差。因此，提供一种处理时间短、去除率高、易于操作、无二次污染的新的处理强的松废水方法，是亟待解决的问题。
发明内容
本发明的目的在于克服上述不足，提供一种利用电子束辐照降解废水中药物残留强的松的方法，该方法能快速有效地降解废水中的强的松，且易于操作，无附加毒性，无残留危害。
辐照技术是利用电子加速器(0.2MeV～10MeV)产生的电子束或放射性同位素(Cs-137或Co-60)产生的γ射线的能量转移给被辐照物质，电离辐射作用到被辐照的物质上，产生电离和激发，释放出轨道电子，形成自由基，控制辐照条件，使被辐照物质的物理性能和化学组成发生变化并能使其成为人们所需要的一种新的物质，或使生物体(微生物等)受到不可恢复的损失和破坏，达到人们所需要的目标。辐照技术应用广泛，在放射线的照射下，水分子会生成一系列具有很强活性的辐解产物，如·OH、·H、H2O2等。这些产物与废(污)水中的有机物发生反应，可以使它们分解或改性。本发明的方法就是利用电子辐照技术来处理废水中的强的松污染物，电子束辐照残留有强的松的水体，水经过辐照产生化学反应，生成氧化性极强的·OH、·H等自由基，可以与强的松发生反应，使强的松降解，达到排放标准。由于辐照技术存在处理时间短、处理效率高、操作简便、无二次污染等优点，因此废水中强的松可采用辐照降解工艺进行处理。
本发明的目的是这样实现的：将含药物残留强的松污染物的废水溶液，用电子束加速器辐照技术进行辐照处理，辐照使废水溶液中的强的松分解，电子束加速器辐照剂量低于15kGy。辐照后溶液用HPLC(高效液相色谱法)分析，检测强的松的辐照分解情况，可以发现经过辐照大部分强的松被分解。强的松的分解率是指辐照去除的强的松量与初始废水中强的松含量之比。在用电子束加速器辐照技术对含强的松污染物的废水溶液进行辐照处理之前，可以向废水中加入絮凝剂，并进行沉淀、过滤；在用电子束加速器辐照技术对含强的松污染物的废水溶液进行辐照处理之后，还可以将处理后的水溶液引入终端处理系统，进行沉淀、过滤，然后进行排放，如附图1所示。
废水中强的松的含量通常不高，因此通过低剂量辐照可以使废水中强的松浓度达到安全排放标准，即电子束加速器辐照剂量低于15kGy时就可以使废水中强的松浓度达到安全排放标准。考虑工艺可行性，电子束加速器辐照剂量优选从1.3kGy～14.7kGy，辐照剂量过低则降解效果不明显，辐照剂量过高会导致辐照成本增加。
因为废水中残留强的松的含量通常不高，强的松废水溶液的强的松浓度为0.1ppm～2.0ppm。配制模拟含强的松废水浓度分别为0.1ppm、1.0ppm、2.0ppm，辐照剂量为1.0kGy，每个实施例进行2个平行样实验。发现在此剂量时，绝大部分的强的松被降解。证明电子加速器辐照技术可以有效的处理低浓度含强的松废水，且强的松的分解率与水体中强的松的浓度高度相关，2.0ppm的强的松在1.0kGy时可达到分解率96.49％。
将强的松的浓度固定为1.0ppm，进一步研究低剂量范围内强的松的分解与辐照剂量的关系，结果如图2所示。从图2可以看出，随着辐照剂量的增大，强的松被很快分解，在辐照剂量为1.0kGy时有大约97.69％的强的松被分解，而且分解率随辐照剂量的增大而增加，辐照剂量为14.7kGy时有大约99.96％的强的松被分解。该结果表明，含一定浓度强的松的废水溶液，随着辐照剂量的增加，强的松的分解率增大，而且分解率与辐照剂量呈线形关系。随着辐照剂量的增加，辐照成本相应增加，在研究所述低辐照剂量下，已达到废水无污染排放标准。
本发明的有益效果是：建立了电子加速器辐照技术用于废(污)水中强的松污染物的处理方法，该方法通过低剂量辐照能快速有效地降解废水中的强的松，使废水中强的松浓度达到安全排放标准，易于操作，无附加毒性，无残留危害。
附图说明
附图1为本发明利用辐照降解废水中药物残留强的松的方法流程图。
附图2为处理1.0ppm强的松废水时辐照剂量与强的松分解率的关系图。
具体实施方式
配制一定浓度的模拟含强的松废水，用低剂量的电子束加速器辐照技术进行辐照处理，电子束加速器辐照剂量低于15kGy，辐照后溶液用HPLC(高效液相色谱法)分析，检测强的松的辐照分解情况，可以发现经过辐照大部分强的松被分解。以下实施例中，强的松的分解率(去除率)是指辐照去除的强的松量与初始废水中强的松含量之比。每个实施例进行2个平行样实验。具体实施方式中所涉及的部分试验数据如表1和表2所示。
实施例1：配制强的松浓度为0.1ppm的溶液模拟含强的松废水，进行辐照，辐照剂量为1.0kGy，辐照后的溶液用HPLC分析，测得强的松的分解率为97.76％。
实施例2：配制强的松浓度为0.5ppm的溶液模拟含强的松废水，进行辐照，辐照剂量为1.0kGy，辐照后的溶液用HPLC分析，测得强的松去除率为98.17％。
实施例3：配制强的松浓度为1.0ppm的溶液模拟含强的松废水，进行辐照，辐照剂量为1.0kGy，辐照后的溶液用HPLC分析，测得强的松去除率为97.69％。
实施例4：配制强的松浓度为1.5ppm的溶液模拟含强的松废水，进行辐照，辐照剂量为1.0kGy，辐照后的溶液用HPLC分析，测得强的松去除率为97.82％。
实施例5：配制强的松浓度为2.0ppm的溶液模拟含强的松废水，进行辐照，辐照剂量为1.0kGy，辐照后的溶液用HPLC分析，测得强的松去除率为96.49％。
实施例6：配制强的松浓度为1.0ppm的溶液模拟含强的松废水，进行辐照，辐照剂量为3.1kGy，辐照后的溶液用HPLC分析，测得强的松去除率为99.11％。
实施例7：配制强的松浓度为1.0ppm的溶液模拟含强的松废水，进行辐照，辐照剂量为5.5kGy，辐照后的溶液用HPLC分析，测得强的松去除率为99.51％。
实施例8：配制强的松浓度为1.0ppm的溶液模拟含强的松废水，进行辐照，辐照剂量为8.2kGy，辐照后的溶液用HPLC分析，测得强的松去除率为99.89％。
实施例9：配制强的松浓度为1.0ppm的溶液模拟含强的松废水，进行辐照，辐照剂量为14.7kGy，辐照后的溶液用HPLC分析，测得强的松去除率为99.96％。
[0024]表1用1.0KGy辐照处理不同浓度强的松废水溶液的部分实验数据
Figure BSA00000876965300052

Claims (5)

1.一种利用辐照降解废水中药物残留强的松的方法，其特征在于：将含药物残留强的松污染物的废水溶液，用电子束加速器辐照技术进行辐照处理，辐照使废水溶液中的强的松分解。电子束加速器辐照剂量低于15kGy。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：所述含药物残留强的松的废水溶液中强的松浓度为0.1ppm～2.0ppm。
3.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于：所述电子束加速器辐照剂量为1.0kGy～14.7kGy。
4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：在用电子束加速器辐照技术对含药物残留强的松污染物的废水溶液进行辐照处理之前，向废水溶液中加入絮凝剂，并进行沉淀、过滤。
5.根据权利要求1或4所述的方法，其特征在于：在用电子束加速器辐照技术对含强的松污染物的废水溶液进行辐照处理之后，将处理后的水溶液进行沉淀、过滤，然后进行排放。
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