CN106277275A - 一种降解水中阿奇霉素的方法及装置 - Google Patents
一种降解水中阿奇霉素的方法及装置 Download PDFInfo
- Publication number
- CN106277275A CN106277275A CN201610728803.8A CN201610728803A CN106277275A CN 106277275 A CN106277275 A CN 106277275A CN 201610728803 A CN201610728803 A CN 201610728803A CN 106277275 A CN106277275 A CN 106277275A
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- azithromycin
- water
- attapulgite
- degradation
- plasma
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 title claims abstract description 85
- MQTOSJVFKKJCRP-BICOPXKESA-N azithromycin Chemical compound O([C@@H]1[C@@H](C)C(=O)O[C@@H]([C@@]([C@H](O)[C@@H](C)N(C)C[C@H](C)C[C@@](C)(O)[C@H](O[C@H]2[C@@H]([C@H](C[C@@H](C)O2)N(C)C)O)[C@H]1C)(C)O)CC)[C@H]1C[C@@](C)(OC)[C@@H](O)[C@H](C)O1 MQTOSJVFKKJCRP-BICOPXKESA-N 0.000 title claims abstract description 60
- 229960004099 azithromycin Drugs 0.000 title claims abstract description 58
- 238000006731 degradation reaction Methods 0.000 title claims abstract description 47
- 230000015556 catabolic process Effects 0.000 title claims abstract description 45
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims abstract description 31
- 229960000892 attapulgite Drugs 0.000 claims abstract description 43
- 229910052625 palygorskite Inorganic materials 0.000 claims abstract description 43
- 239000003054 catalyst Substances 0.000 claims abstract description 38
- 239000002086 nanomaterial Substances 0.000 claims abstract description 31
- 230000000694 effects Effects 0.000 claims abstract description 30
- 238000006555 catalytic reaction Methods 0.000 claims abstract description 10
- 229910006297 γ-Fe2O3 Inorganic materials 0.000 claims description 30
- 239000012530 fluid Substances 0.000 claims description 24
- XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N iron Substances [Fe] XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 22
- 239000000243 solution Substances 0.000 claims description 16
- VCJMYUPGQJHHFU-UHFFFAOYSA-N iron(3+);trinitrate Chemical compound [Fe+3].[O-][N+]([O-])=O.[O-][N+]([O-])=O.[O-][N+]([O-])=O VCJMYUPGQJHHFU-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 10
- 229910001566 austenite Inorganic materials 0.000 claims description 7
- 229910052742 iron Inorganic materials 0.000 claims description 7
- 239000004575 stone Substances 0.000 claims description 7
- 238000001354 calcination Methods 0.000 claims description 6
- 230000002153 concerted effect Effects 0.000 claims description 6
- 230000001351 cycling effect Effects 0.000 claims description 6
- 230000004888 barrier function Effects 0.000 claims description 5
- 239000003795 chemical substances by application Substances 0.000 claims description 5
- 239000000203 mixture Substances 0.000 claims description 5
- 239000007787 solid Substances 0.000 claims description 5
- 239000000725 suspension Substances 0.000 claims description 5
- 150000002500 ions Chemical class 0.000 claims description 4
- JEIPFZHSYJVQDO-UHFFFAOYSA-N iron(III) oxide Inorganic materials O=[Fe]O[Fe]=O JEIPFZHSYJVQDO-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 4
- 239000007788 liquid Substances 0.000 claims description 4
- 239000012153 distilled water Substances 0.000 claims description 3
- 238000001035 drying Methods 0.000 claims description 3
- 125000001967 indiganyl group Chemical group [H][In]([H])[*] 0.000 claims description 3
- 239000000843 powder Substances 0.000 claims description 3
- 239000007864 aqueous solution Substances 0.000 claims description 2
- 239000004568 cement Substances 0.000 claims description 2
- 239000002131 composite material Substances 0.000 claims description 2
- 238000000227 grinding Methods 0.000 claims description 2
- 239000006228 supernatant Substances 0.000 claims 1
- 230000008569 process Effects 0.000 abstract description 9
- 238000007254 oxidation reaction Methods 0.000 abstract description 7
- 230000003197 catalytic effect Effects 0.000 abstract description 6
- 230000003647 oxidation Effects 0.000 abstract description 6
- 238000003672 processing method Methods 0.000 abstract description 5
- 238000001179 sorption measurement Methods 0.000 abstract description 3
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 16
- 230000003115 biocidal effect Effects 0.000 description 9
- 238000012545 processing Methods 0.000 description 9
- 238000005070 sampling Methods 0.000 description 9
- 239000000126 substance Substances 0.000 description 6
- 230000008859 change Effects 0.000 description 5
- 239000007789 gas Substances 0.000 description 5
- 238000002156 mixing Methods 0.000 description 4
- 238000010521 absorption reaction Methods 0.000 description 3
- 230000002195 synergetic effect Effects 0.000 description 3
- 238000011109 contamination Methods 0.000 description 2
- 230000005281 excited state Effects 0.000 description 2
- 239000000463 material Substances 0.000 description 2
- 239000002245 particle Substances 0.000 description 2
- 150000003254 radicals Chemical class 0.000 description 2
- 238000011160 research Methods 0.000 description 2
- 230000004044 response Effects 0.000 description 2
- OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N Carbon Chemical compound [C] OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- UGFAIRIUMAVXCW-UHFFFAOYSA-N Carbon monoxide Chemical compound [O+]#[C-] UGFAIRIUMAVXCW-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N Copper Chemical compound [Cu] RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- RWSOTUBLDIXVET-UHFFFAOYSA-N Dihydrogen sulfide Chemical compound S RWSOTUBLDIXVET-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 241001465754 Metazoa Species 0.000 description 1
- 240000007594 Oryza sativa Species 0.000 description 1
- 235000007164 Oryza sativa Nutrition 0.000 description 1
- VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N Silicium dioxide Chemical compound O=[Si]=O VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000003242 anti bacterial agent Substances 0.000 description 1
- 229940088710 antibiotic agent Drugs 0.000 description 1
- 150000004945 aromatic hydrocarbons Chemical class 0.000 description 1
- 230000003851 biochemical process Effects 0.000 description 1
- 229910052799 carbon Inorganic materials 0.000 description 1
- 150000001768 cations Chemical class 0.000 description 1
- 239000002734 clay mineral Substances 0.000 description 1
- 229910052802 copper Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000010949 copper Substances 0.000 description 1
- 238000011161 development Methods 0.000 description 1
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 1
- 230000005611 electricity Effects 0.000 description 1
- 239000003344 environmental pollutant Substances 0.000 description 1
- 239000003546 flue gas Substances 0.000 description 1
- 150000008282 halocarbons Chemical class 0.000 description 1
- 230000036541 health Effects 0.000 description 1
- 229910000037 hydrogen sulfide Inorganic materials 0.000 description 1
- -1 hydroxyl radical free radical Chemical class 0.000 description 1
- 238000009434 installation Methods 0.000 description 1
- 238000005342 ion exchange Methods 0.000 description 1
- 239000003120 macrolide antibiotic agent Substances 0.000 description 1
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 1
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 1
- 239000011943 nanocatalyst Substances 0.000 description 1
- 231100000614 poison Toxicity 0.000 description 1
- 230000007096 poisonous effect Effects 0.000 description 1
- 231100000719 pollutant Toxicity 0.000 description 1
- 238000000746 purification Methods 0.000 description 1
- 238000012797 qualification Methods 0.000 description 1
- 235000009566 rice Nutrition 0.000 description 1
- 238000012360 testing method Methods 0.000 description 1
- 239000002351 wastewater Substances 0.000 description 1
Classifications
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C02—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
- C02F—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
- C02F1/00—Treatment of water, waste water, or sewage
- C02F1/72—Treatment of water, waste water, or sewage by oxidation
- C02F1/725—Treatment of water, waste water, or sewage by oxidation by catalytic oxidation
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
- B01J23/00—Catalysts comprising metals or metal oxides or hydroxides, not provided for in group B01J21/00
- B01J23/70—Catalysts comprising metals or metal oxides or hydroxides, not provided for in group B01J21/00 of the iron group metals or copper
- B01J23/74—Iron group metals
- B01J23/745—Iron
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
- B01J35/00—Catalysts, in general, characterised by their form or physical properties
- B01J35/40—Catalysts, in general, characterised by their form or physical properties characterised by dimensions, e.g. grain size
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C02—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
- C02F—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
- C02F1/00—Treatment of water, waste water, or sewage
- C02F1/30—Treatment of water, waste water, or sewage by irradiation
- C02F1/305—Treatment of water, waste water, or sewage by irradiation with electrons
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C02—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
- C02F—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
- C02F2101/00—Nature of the contaminant
- C02F2101/30—Organic compounds
- C02F2101/305—Endocrine disruptive agents
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C02—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
- C02F—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
- C02F2103/00—Nature of the water, waste water, sewage or sludge to be treated
- C02F2103/34—Nature of the water, waste water, sewage or sludge to be treated from industrial activities not provided for in groups C02F2103/12 - C02F2103/32
- C02F2103/343—Nature of the water, waste water, sewage or sludge to be treated from industrial activities not provided for in groups C02F2103/12 - C02F2103/32 from the pharmaceutical industry, e.g. containing antibiotics
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C02—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
- C02F—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
- C02F2209/00—Controlling or monitoring parameters in water treatment
- C02F2209/08—Chemical Oxygen Demand [COD]; Biological Oxygen Demand [BOD]
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C02—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
- C02F—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
- C02F2209/00—Controlling or monitoring parameters in water treatment
- C02F2209/20—Total organic carbon [TOC]
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C02—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
- C02F—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
- C02F2305/00—Use of specific compounds during water treatment
- C02F2305/02—Specific form of oxidant
- C02F2305/023—Reactive oxygen species, singlet oxygen, OH radical
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C02—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
- C02F—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
- C02F2305/00—Use of specific compounds during water treatment
- C02F2305/02—Specific form of oxidant
- C02F2305/026—Fenton's reagent
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- Water Supply & Treatment (AREA)
- Environmental & Geological Engineering (AREA)
- Hydrology & Water Resources (AREA)
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Materials Engineering (AREA)
- Health & Medical Sciences (AREA)
- Toxicology (AREA)
- Catalysts (AREA)
- Physical Or Chemical Processes And Apparatus (AREA)
- Treatment Of Water By Oxidation Or Reduction (AREA)
Abstract
本发明提供一种降解水中阿奇霉素的方法及装置，向含阿奇霉素的水中投加凹凸棒石/γ‑Fe2O3纳米材料催化剂，并混合均匀得到混合液，再将混合液引入等离子体处理器中进行水中阿奇霉素的催化降解处理。本发明结合了等离子体的高级氧化技术以及凹凸棒石/γ‑Fe2O3纳米材料催化剂的催化、吸附性质，为水中阿奇霉素的有效降解提供了新的处理方法，具有降解效果明显，且反应快速的效果。
Description
技术领域
本发明涉及水处理领域，特别是涉及一种降解水中阿奇霉素的方法及装置。
背景技术
随着人类发展，抗生素的滥用和误用情况加重，同时兽用抗生素被大量使用。研究显示，抗生素被人类和动物摄入吸收后，绝大部分排泄出体外，而大部分抗生素在水中溶解性较强，水环境从而成为抗生素类污染物的主要归宿。水被人们称为“生命之源”，水质安全受到威胁，人类定然会付出沉重的生命健康代价。由于抗生素性质稳定，自身很难降，针对含抗生素的水处理，现有技术中多采用生化法、离子交换法、化学氧化法等，但处理的效果不稳定，出水很难达到排放标准，甚至产生二次污染。
等离子体技术属于一种新兴的高级氧化技术，等离子体不同于一般粒子，具有很高的能量密度，在产生过程中包含自由基、离子、激发态的原子和分子等，具有非常强的化学活性，因此可以发生常规反应难以完成的物理或化学反应。等离子体通常包括两种状态，即热力学平衡状态(高温等离子体)和非热力学平衡状态(低温等离子体)。高温等离子所需温度很高，而低温等离子体在常温下即可发生，显然后者更具有实际应用价值。20世纪70年代以后，等离子受到广泛的关注和研究，其作用主要包括去除有毒、有害以及难降解物质等。利用电晕等离子体对烟道气体进行脱硫脱硝；利用辉光等离子体降解有机物(芳香烃、卤代烃等)和硫化氢等污染物；利用介质阻挡放电去除环境中难降解物质也在不断的研究当中。介质阻挡放电(DBD)的原理是将绝缘介质插入两个电极之间，施加交流电压击穿电极间气体达到放电效果。电极间的介质层既可以限制放电中产生的带电粒子的运动，使其成为短促的脉冲，促进等离子的产生和作用，同时也可以防止火花放电现象。目前对于低温等离子体研究多应用于废气处理，等离子体降解抗生素废水还有待进一步深入研究。
阿奇霉素是一种大环内脂类抗生素，在国内是目前消耗量最大的抗生素类药物之一，如何更有效更快速的去除水中的阿奇霉素，成为目前需要解决的课题。
发明内容
鉴于以上所述现有技术的缺点，本发明的目的在于提供一种降解水中阿奇霉素的方法及装置，用于解决现有技术中的处理方法效果不稳定，出水很难达到排放标准，甚至产生二次污染的问题。
为实现上述目的及其他相关目的，本发明提供一种降解水中阿奇霉素的方法，包括如下步骤：S1，制备凹凸棒石/γ-Fe2O3纳米材料催化剂；S2，向含阿奇霉素的水中投加凹凸棒石/γ-Fe2O3纳米材料催化剂，并混合均匀得到混合液；S3，将所述混合液引入等离子体中，利用等离子体与凹凸棒石/γ-Fe2O3纳米材料催化剂的协同催化作用降解水中的阿奇霉素。
优选地，所述凹凸棒石/γ-Fe2O3纳米材料催化剂中Fe的质量分数为10-20％。
优选地，所述步骤S1包括步骤：在烧杯中加入凹凸棒石粉末，并加入蒸馏水，制成凹凸棒石悬浮液；在所述凹凸棒石悬浮液中加入硝酸铁并使硝酸铁溶解后，静置4h；将静置后的悬浮溶液离心，再将离心后的固体放入烘箱内烘干，研磨过筛；将筛下的固体倒入烧样管中，利用管式炉在通H2气氛中，400℃温度下煅烧1h，最后在空气中300℃温度下煅烧1.5h，得到凹凸棒石/γ-Fe2O3纳米材料催化剂。
优选地，所述步骤S2中所述凹凸棒石/γ-Fe2O3纳米材料催化剂的投加量为1-6g/g阿奇霉素。
优选地，所述步骤S3中所述等离子体采用介质阻挡放电等离子体。
优选地，所述等离子体处理的电压为60-100V。
为实现上述目的及其他相关目的，本发明提供一种降解水中阿奇霉素的装置，采用如前述任一项所述的降解水中阿奇霉素的方法，所述装置包括容器、等离子体处理器，所述容器用于将所述凹凸棒石/γ-Fe2O3纳米材料催化剂与所述含阿奇霉素的水溶液混合均匀以得到所述混合液；所述等离子体处理器用于引入所述混合液并利用等离子体与凹凸棒石/γ-Fe2O3纳米材料催化剂的协同催化作用降解水中的阿奇霉素。
优选地，所述装置还包括液体流量计、水泵、气泵、电源，所述等离子体处理器包括反应器、套设在所述反应器内并与所述反应器同轴的中空管，所述反应器的上端侧壁设置有与所述水泵连接的进水口，下端侧壁设置有与所述容器连接的出水口，所述中空管的上端侧壁设置有与所述气泵连接的进气口，所述中空管的下端口位于所述反应器的下端，所述中空管内设置有内电极，所述电源的高压端连接于所述内电极的上端，低压端接地，所述中空管的外围包裹有铁丝，所述铁丝作为外电极接地，所述容器还与所述液体流量计相连，所述液体流量计还与所述水泵连接，所述水泵输送所述混合液进入所述等离子体处理器进行水中阿奇霉素的降解反应。
优选地，所述混合液循环进出所述等离子体处理器进行水中阿奇霉素的降解反应。
优选地，所述混合液的循环流动速度为30-50L/h。
如上所述，本发明的降解水中阿奇霉素的方法及装置，具有以下有益效果：结合了等离子体的高级氧化技术以及凹凸棒石/γ-Fe2O3纳米材料催化剂的催化、吸附性质，为水中阿奇霉素的有效降解提供了新的处理方法，具有降解效果明显，且反应快速的效果。
附图说明
图1显示为本发明的降解水中阿奇霉素的方法及装置的装置示意图。
图2显示为本发明的降解水中阿奇霉素的方法及装置的等离子体处理器的结构示意图。
元件标号说明
1 容器
2 液体流量计
3 水泵
4 等离子体处理器
41 反应器
42 中空管
43 进水口
44 出水口
45 进气口
46 内电极
47 铁丝
5 气泵
6 电源
7 接触调压器
具体实施方式
以下由特定的具体实施例说明本发明的实施方式，熟悉此技术的人士可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本发明的其他优点及功效。
请参阅图1至图2。须知，本说明书所附图式所绘示的结构、比例、大小等，均仅用以配合说明书所揭示的内容，以供熟悉此技术的人士了解与阅读，并非用以限定本发明可实施的限定条件，故不具技术上的实质意义，任何结构的修饰、比例关系的改变或大小的调整，在不影响本发明所能产生的功效及所能达成的目的下，均应仍落在本发明所揭示的技术内容所能涵盖的范围内。同时，本说明书中所引用的如“上”、“下”、“左”、“右”、“中间”及“一”等的用语，亦仅为便于叙述的明了，而非用以限定本发明可实施的范围，其相对关系的改变或调整，在无实质变更技术内容下，当亦视为本发明可实施的范畴。
本发明提供一种降解水中阿奇霉素的方法及装置，采用等离子体协同凹凸棒石/γ-Fe2O3纳米材料催化剂降解阿奇霉素，降解效果明显，且反应快速，能够更有效更快速的去除水中的阿奇霉素。其中，等离子体放电时会产生大量的高能电子、激发态的原子、分子及自由基等极为活泼的反应物质，在水溶液中会产生大量的H2O2和羟基自由基等活性物质；而凹凸棒石作为一种富含镁铝硅酸盐的粘土矿物，内部孔道多，比表面积大，大部份的阳离子、水分子和一定大小的有机分子均可直接被吸附进孔道中，具有阳离子交换性、吸水性、吸附性等物化性质；γ-Fe2O3催化剂具有催化作用，可与H2O2等物质形成类Fenton体系；由此，等离子体与凹凸棒石/γ-Fe2O3协同作用可进一步加强对水中抗生素类污染物的氧化降解作用。
图1所示为本发明的用于降解水中阿奇霉素的装置图。水泵3利用橡胶管分别连接液体流量计2和等离子体处理器4，等离子体处理器4的进水口43与水泵3连接，出水口44连接容器1，容器1还与液体流量计2相连。气泵5连接等离子体反应器4的进气口45，反应时通入空气。催化降解时，向容器1中加入处理液，调节液体流量计2至所需流速值，流速可设定在30-50L/h，液体流量计2优选为液体转子流量计，打开水泵3，使处理液在等离子体处理器4和液体流量计2之间稳定流动，打开气泵5通入空气，空气流速为40L/h，待流量稳定后，接通电源6，根据处理所需功率通过接触调压器7调节施加在等离子体处理器4上的电压和电流，一般电压控制在60V～100V之间。容器1中的处理液循环进出等离子体处理器4中进行催化降解处理，处理液的循环进出有利于处理液的混合均匀，使其更有效的进行降解，并能提高等离子体处理器4的处理负荷。在各反应时间节点利用移液枪或注射器取样，测定其相应的化学需氧量COD和总有机碳TOC值。
图2为等离子体处理器结构示意图，本发明中采用介质阻挡放电(DBD)等离子体处理器，包括反应器41、中空管42，反应器41为筒状结构(本发明的实施例中采用的结构为：底端直径30mm，直筒部分直径20mm，高170mm，进出水口直径8mm)，中空管42套设在反应器41内，且两者同轴，中空管42采用石英玻璃管(本发明的实施例中采用的结构为：直径10mm，进气口直径5mm，长200mm)作为绝缘介质。中空管42的两端开口，其上端位于反应器41外，且上端的侧壁设置有进气口45，与气泵5连接，用于通入从气泵5泵来的空气，其下端口位于反应器41的下端。内电极46设置在中空管42内，并与其同轴，内电极46选用直径为5mm的铜棒，其上端位于中空管42外，并与电源6的高压端相连作为放电电极，其下端位于中空管42外、反应器41内，铁丝47包裹中空管42外围作为外电极接地，电源6的低压端接地。反应器41的上端侧壁设置有进水口43，下端侧壁设置有出水口44，溶液上进下出，在水泵3的输送作用下循环进出等离子体处理器4，并用液体流量计2确定溶液流速，气泵5调节气体流速。放电气体使用空气，在通电后，高压放电反应在中空管42的下端产生丝状放电(紫外)，并分散至反应器41中的水体中来处理水样。
本发明的等离子体与凹凸棒石/γ-Fe2O3协同降解水中阿奇霉素的步骤如下：
S1，制备凹凸棒石/γ-Fe2O3纳米材料催化剂：
(1)称取3g明光官山凹凸棒石粉末于烧杯中，加入200ml蒸馏水，制成悬浮液；
(2)称取2.29g或5.53g或19.11g硝酸铁(分别对应Fe质量分数为10％、15％、20％，Fe质量分数计算公式为其中m表示质量，A表示相对原子质量，M表示相对分子质量)，溶于凹凸棒石悬浮液中，静置4h；
(3)将静置后的悬浮溶液离心，再将离心后的固体放入烘箱内烘干，研磨过200目筛；
(4)将筛下的固体倒入烧样管中，利用管式炉在通H2气氛中，400℃温度下煅烧1h，最后在空气中300℃温度下煅烧1.5h，得到凹凸棒石/γ-Fe2O3纳米材料催化剂。
S2，向含阿奇霉素的水中投加凹凸棒石/γ-Fe2O3纳米材料催化剂，并混合均匀得到混合液：将一定浓度的阿奇霉素溶液装入容器1中，并在其中投加一定质量的凹凸棒石/γ-Fe2O3纳米材料催化剂，混合均匀。可设置搅拌器对容器1中的溶液进行混合。
S3，将混合液引入等离子体中，利用等离子体与凹凸棒石/γ-Fe2O3纳米材料催化剂的协同催化作用降解水中的阿奇霉素：连接好图1所示的处理装置，调节液体流量计2至所需流速值，打开水泵3，使处理液在等离子体处理器4和流量计2之间稳定流动，打开气泵5通入空气，待流量稳定后，接通电源6，根据处理所需功率通过接触调压器7调节施加在等离子体处理器4上的电压和电流，使得容器1中的处理液循环进出等离子体处理器中进行催化降解处理，处理一段时间后，关闭处理装置，获取降解后的净化水。
下面通过以下实施例对本发明的降解方法作进一步的描述：
实施例一：
量取50mg/L阿奇霉素溶液180mL倒入容器1中，连接好处理装置，投加0.05g含质量分数为20％Fe的凹凸棒石/γ-Fe2O3纳米材料催化剂，混匀后取样测定COD和TOC值作为初始值。调节液体流量计2使流量稳定在40L/h，打开水泵3，打开气泵5通入空气。调节电压至75V，电流1.0A，在反应10min、15min、20min、25min的时间点取样，冷却至室温后分别测定其COD值和TOC值，计算相应的去除率，结果如表1、表2所示，表1、表2中还列出了单独采用等离子体降解以及单独采用凹凸棒/γ-Fe2O3吸附的相应的去除率，以与本发明的协同降解进行对比：
表1不同处理方法的COD去除率
表2不同处理方法的TOC去除率
从表1、表2可以看出，采用本发明的等离子体与凹凸棒石/γ-Fe2O3协同降解水中的阿奇霉素，其COD、TOC降解效果明显优于其他两种单纯处理的效果，处理25min后COD去除率可达81.27％，TOC去除率达到50.58％，并且处理20min后协同作用去除效率要高于两种单纯反应处理效果的简单累加。这是由于催化剂不但可以吸附一部分阿奇霉素，并且负载在凹凸棒石表面的纳米级的γ-Fe2O3在反应过程中同时起到催化作用，可以促进单纯等离子体产生的H2O2进一步反应，形成类Fenton体系，从而提高溶液的COD和TOC的去除率。
实施例二：
(1)量取50mg/L阿奇霉素溶液180mL倒入容器1中，连接好处理装置，向其中加入0.05g含质量分数为10％Fe的凹凸棒石/γ-Fe2O3纳米材料催化剂，混匀后取样测定COD和TOC值作为初始值。调节液体流量计使流量稳定在40L/h，打开水泵3，打开气泵5通入空气。调节电压至75V，电流1.0A，在反应10min、15min、20min、25min的时间点取样，冷却至室温后分别测定其COD值和TOC值，计算相应的去除率。
(2)将凹凸棒石/γ-Fe2O3纳米材料催化剂中Fe的质量分数改为15％、20％，其他条件不变，重复上述步骤。
结果如表3、表4所示：
表3不同Fe含量的催化剂的COD去除率
表4不同Fe含量的催化剂的TOC去除率
从表3、表4可以看出，加入的催化剂中Fe质量分数越高，溶液中COD、TOC去除率越高。造成此现象的原因是Fe质量分数越高，在反应过程中起到的催化作用越强，更加有利于氧化水中阿奇霉素。
实施例三：
(1)量取50mg/L阿奇霉素溶液180mL倒入容器1中，连接好处理装置，向其中加入0.05g(约为5.56g/g阿奇霉素)含质量分数为20％Fe的凹凸棒石/γ-Fe2O3纳米材料催化剂，混匀后取样测定COD和TOC值作为初始值。调节液体流量计使流量稳定在40L/h，打开水泵3，打开气泵5通入空气。调节电压至75V，电流1.0A，在反应10min、15min、20min、25min的时间点取样，冷却至室温后分别测定其COD值和TOC值，计算相应的去除率。
(2)将凹凸棒石/γ-Fe2O3纳米材料催化剂的投加量改为0.01g和0.03g(约1.11g/g阿奇霉素和3.33g/g阿奇霉素)，其他条件不变，重复上述步骤。
结果如表5、表6所示：
表5不同催化剂投加量的COD去除率
表6不同催化剂投加量的TOC去除率
从表5、表6可以看出，在实验所投加催化剂量的范围内，协同反应对COD和TOC的去除效果随催化剂的投加量增加而增加。但投加0.03g和0.05g时，二者的COD与TOC去除效率相差较少，而0.01g和0.05g的去除效果差别较为明显，这从一定程度上表明当催化剂加入量达到一定水平之后，COD和TOC去除效率提高程度有限。
实施例四：
将浓度分别是50mg/L、25mg/L的阿奇霉素溶液180mL倒入容器1中，连接好处理装置，投加0.05g含质量分数为20％Fe的凹凸棒石/γ-Fe2O3纳米材料催化剂，混匀后取样测定COD和TOC值作为初始值。调节液体流量计使流量稳定在40L/h，打开水泵3，打开气泵5通入空气。调节电压至75V，电流1.0A，在反应10min、15min、20min、25min的时间点取样，冷却至室温后分别测定其COD值和TOC值，计算相应的去除率。结果如表7、表8所示：
表7不同初始浓度的COD去除率
表8不同初始浓度的TOC去除率
从表7、表8可知，等离子体协同凹凸棒石/γ-Fe2O3催化剂降解阿奇霉素时，当初始浓度由50mg/L降低为25mg/L时，降解效果提升。产生此现象的原因可能是浓度越低，阿奇霉素在溶液中分子间距越大，更易被氧化以及和催化剂反应，所以去除效果更好。
综上所述，本发明采用等离子体协同凹凸棒石/γ-Fe2O3纳米催化剂降解阿奇霉素，降解效果明显，且反应快速，结合了等离子体的高级氧化技术以及凹凸棒石/γ-Fe2O3纳米催化剂的催化、吸附性质，为水中阿奇霉素的有效降解提供了新的处理方法，较好的解决了现有技术中的处理方法效果不稳定，出水很难达到排放标准，甚至产生二次污染的问题。
所以，本发明有效克服了现有技术中的种种缺点而具高度产业利用价值。
上述实施例仅例示性说明本发明的原理及其功效，而非用于限制本发明。任何熟悉此技术的人士皆可在不违背本发明的精神及范畴下，对上述实施例进行修饰或改变。因此，举凡所属技术领域中具有通常知识者在未脱离本发明所揭示的精神与技术思想下所完成的一切等效修饰或改变，仍应由本发明的权利要求所涵盖。
Claims (10)
1.一种降解水中阿奇霉素的方法，其特征在于，包括如下步骤：
S1，制备凹凸棒石/γ-Fe2O3纳米材料催化剂；
S2，向含阿奇霉素的水中投加凹凸棒石/γ-Fe2O3纳米材料催化剂，并混合均匀得到混合液；
S3，将所述混合液引入等离子体中，利用等离子体与凹凸棒石/γ-Fe2O3纳米材料催化剂的协同催化作用降解水中的阿奇霉素。
2.根据权利要求1所述的降解水中阿奇霉素的方法，其特征在于：所述凹凸棒石/γ-Fe2O3纳米材料催化剂中Fe的质量分数为10-20％。
3.根据权利要求1所述的降解水中阿奇霉素的方法，其特征在于，所述步骤S1包括步骤：在烧杯中加入凹凸棒石粉末，并加入蒸馏水，制成凹凸棒石悬浮液；在所述凹凸棒石悬浮液中加入硝酸铁并使硝酸铁溶解后，静置4h；将静置后的悬浮溶液离心，再将离心后的固体放入烘箱内烘干，研磨过筛；将筛下的固体倒入烧样管中，利用管式炉在通H2气氛中，400℃温度下煅烧1h，最后在空气中300℃温度下煅烧1.5h，得到凹凸棒石/γ-Fe2O3纳米材料催化剂。
4.根据权利要求1所述的降解水中阿奇霉素的方法，其特征在于：所述步骤S2中所述凹凸棒石/γ-Fe2O3纳米材料催化剂的投加量为1-6g/g阿奇霉素。
5.根据权利要求1所述的降解水中阿奇霉素的方法，其特征在于：所述步骤S3中所述等离子体采用介质阻挡放电等离子体。
6.根据权利要求1所述的降解水中阿奇霉素的方法，其特征在于：所述等离子体处理的电压参数为60-100V。
7.一种降解水中阿奇霉素的装置，其特征在于，采用如权利要求1-6中任一项所述的降解水中阿奇霉素的方法，所述装置包括容器、等离子体处理器，所述容器用于将所述凹凸棒石/γ-Fe2O3纳米材料催化剂与所述含阿奇霉素的水溶液混合均匀以得到所述混合液，所述等离子体处理器用于引入所述混合液并利用等离子体与凹凸棒石/γ-Fe2O3纳米材料催化剂的协同催化作用降解水中的阿奇霉素。
8.根据权利要求7所述的降解水中阿奇霉素的装置，其特征在于：所述装置还包括液体流量计、水泵、气泵、电源，所述等离子体处理器包括反应器、套设在所述反应器内并与所述反应器同轴的中空管，所述反应器的上端侧壁设置有与所述水泵连接的进水口，下端侧壁设置有与所述容器连接的出水口，所述中空管的上端侧壁设置有与所述气泵连接的进气口，所述中空管的下端口位于所述反应器的下端，所述中空管内设置有内电极，所述电源的高压端连接于所述内电极的上端，低压端接地，所述中空管的外围包裹有铁丝，所述铁丝作为外电极接地，所述容器还与所述液体流量计相连，所述液体流量计还与所述水泵连接，所述水泵输送所述混合液进入所述等离子体处理器进行水中阿奇霉素的降解反应。
9.根据权利要求8所述的降解水中阿奇霉素的装置，其特征在于：所述混合液循环进出所述等离子体处理器进行水中阿奇霉素的降解反应。
10.根据权利要求9所述的降解水中阿奇霉素的装置，其特征在于：所述混合液的循环流动速度为30-50L/h。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201610728803.8A CN106277275A (zh) | 2016-08-25 | 2016-08-25 | 一种降解水中阿奇霉素的方法及装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201610728803.8A CN106277275A (zh) | 2016-08-25 | 2016-08-25 | 一种降解水中阿奇霉素的方法及装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN106277275A true CN106277275A (zh) | 2017-01-04 |
Family
ID=57676189
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN201610728803.8A Pending CN106277275A (zh) | 2016-08-25 | 2016-08-25 | 一种降解水中阿奇霉素的方法及装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN106277275A (zh) |
Cited By (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN106395973A (zh) * | 2016-08-29 | 2017-02-15 | 张少强 | 利用介质阻挡放电等离子体技术处理含氰电镀废水的方法 |
| CN109621958A (zh) * | 2018-12-29 | 2019-04-16 | 中国科学院深圳先进技术研究院 | 一种低温等离子体协同催化降解草甘膦废水的方法 |
| CN109851027A (zh) * | 2019-01-28 | 2019-06-07 | 东莞理工学院 | 一种阿奇霉素废水的处理方法 |
| CN110692285A (zh) * | 2017-05-31 | 2020-01-14 | 株式会社斯库林集团 | 液体中等离子体发生装置和液体处理装置 |
| CN112142271A (zh) * | 2020-10-26 | 2020-12-29 | 西北农林科技大学 | 一种垃圾渗滤液全量化处理系统、方法及应用 |
| CN113044951A (zh) * | 2021-03-19 | 2021-06-29 | 西安交通大学 | 等离子体协同亚硫酸盐和三价铁盐降解水中抗生素的方法 |
| US11267729B2 (en) | 2017-05-31 | 2022-03-08 | SCREEN Holdings Co., Ltd. | In-liquid plasma generation device and liquid treatment apparatus |
| CN115571952A (zh) * | 2022-09-27 | 2023-01-06 | 合肥学院 | 一种四环素的降解方法及其降解装置 |
Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN103058328A (zh) * | 2013-02-04 | 2013-04-24 | 清华大学深圳研究生院 | 一种降解水中四溴双酚a的方法及系统 |
| CN103848484A (zh) * | 2014-03-07 | 2014-06-11 | 南京大学 | 一种低温等离子体协同钼酸铋催化剂降解抗生素废水的装置及方法 |
-
2016
- 2016-08-25 CN CN201610728803.8A patent/CN106277275A/zh active Pending
Patent Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN103058328A (zh) * | 2013-02-04 | 2013-04-24 | 清华大学深圳研究生院 | 一种降解水中四溴双酚a的方法及系统 |
| CN103848484A (zh) * | 2014-03-07 | 2014-06-11 | 南京大学 | 一种低温等离子体协同钼酸铋催化剂降解抗生素废水的装置及方法 |
Non-Patent Citations (2)
| Title |
|---|
| 庆承松等: "凹凸棒石/γ- Fe2O3/C 纳米材料的制备与表征", 《硅酸盐学报》 * |
| 张倩萍等: "Fe2O3/凹凸棒土吸附-光催化法处理间氯甲苯工业废水研究", 《精细与专用化学品》 * |
Cited By (9)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN106395973A (zh) * | 2016-08-29 | 2017-02-15 | 张少强 | 利用介质阻挡放电等离子体技术处理含氰电镀废水的方法 |
| CN110692285A (zh) * | 2017-05-31 | 2020-01-14 | 株式会社斯库林集团 | 液体中等离子体发生装置和液体处理装置 |
| US11267729B2 (en) | 2017-05-31 | 2022-03-08 | SCREEN Holdings Co., Ltd. | In-liquid plasma generation device and liquid treatment apparatus |
| CN109621958A (zh) * | 2018-12-29 | 2019-04-16 | 中国科学院深圳先进技术研究院 | 一种低温等离子体协同催化降解草甘膦废水的方法 |
| WO2020134834A1 (zh) * | 2018-12-29 | 2020-07-02 | 中国科学院深圳先进技术研究院 | 一种低温等离子体协同催化降解草甘膦废水的方法 |
| CN109851027A (zh) * | 2019-01-28 | 2019-06-07 | 东莞理工学院 | 一种阿奇霉素废水的处理方法 |
| CN112142271A (zh) * | 2020-10-26 | 2020-12-29 | 西北农林科技大学 | 一种垃圾渗滤液全量化处理系统、方法及应用 |
| CN113044951A (zh) * | 2021-03-19 | 2021-06-29 | 西安交通大学 | 等离子体协同亚硫酸盐和三价铁盐降解水中抗生素的方法 |
| CN115571952A (zh) * | 2022-09-27 | 2023-01-06 | 合肥学院 | 一种四环素的降解方法及其降解装置 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN106277275A (zh) | 一种降解水中阿奇霉素的方法及装置 | |
| Liu et al. | Oxidation removal of gaseous Hg0 using enhanced-Fenton system in a bubble column reactor | |
| Wang et al. | Removal of gaseous hydrogen sulfide using Fenton reagent in a spraying reactor | |
| Cui et al. | Integrated method of non-thermal plasma combined with catalytical oxidation for simultaneous removal of SO2 and NO | |
| Hübner et al. | Evaluation of the prediction of trace organic compound removal during ozonation of secondary effluents using tracer substances and second order rate kinetics | |
| CN103831090B (zh) | 一种铯选择性吸附剂及其制备方法 | |
| Wang et al. | Fe2+/heat-coactivated PMS oxidation-absorption system for H2S removal from gas phase | |
| CN104108783B (zh) | 一种快速、高效、选择性降解水中微量苯并芘的方法 | |
| Zhu et al. | Adsorption of EDTA on activated carbon from aqueous solutions | |
| Chen et al. | Study on the synergistic effect of UV/Fenton oxidation and mass transfer enhancement with addition of activated carbon in the bubble column reactor | |
| Yuan et al. | Oxidation removal of NO by in situ Fenton system: Factors and optimization | |
| Liu et al. | Treatment of an industrial chemical waste‐water using a granular activated carbon adsorption‐microwave regeneration process | |
| Wu et al. | Enhanced removal of ammonium from the aqueous solution using a high-gravity rotating packed bed loaded with clinoptilolite | |
| Liu et al. | Study on enhancement mechanism of NO absorption in K2FeO4 solution basing on mass transfer-reaction theory | |
| Yang et al. | Kinetics of nitric oxide absorption from simulated flue gas by a wet UV/chlorine advanced oxidation process | |
| Zhou et al. | Catalytic ozonation in advanced treatment of kitchen wastewater: multi-scale simulation and pilot-scale study | |
| CN109012739A (zh) | 光催化剂、使用该光催化剂的有机污水降解方法和装置 | |
| Liu et al. | Insights into a packed bubble column for removal of several ozone-persistent TrOCs by ozonation: removal kinetics, energy efficiency and elimination prediction | |
| CN104007235A (zh) | 监测污水好氧生物处理过程中氧化亚氮产生的模拟装置 | |
| Zhang et al. | Synthesis of sponge-loaded Bi 2 WO 6/ZnFe 2 O 4 magnetic photocatalyst and application in continuous flow photocatalytic reactor | |
| CN105833674B (zh) | 热电晕放电与高温裂解联合处理喷涂废气的装置与方法 | |
| Zhao et al. | Adsorption of NO from flue gas by molecularly imprinted adsorbents | |
| Al-Qodah et al. | Adsorption of reactive dyes using shale oil ash in fixed beds | |
| CN109364926A (zh) | 用于脱硫废水类芬顿反应去除氨氮的催化剂的制备方法 | |
| Benidris et al. | Water purification by a new hybrid plasma-sensitization-coagulation process |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| C06 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| C10 | Entry into substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| RJ01 | Rejection of invention patent application after publication |
Application publication date: 20170104 |
|
| RJ01 | Rejection of invention patent application after publication |