一種淡水藻光化學(xué)降解水中環(huán)丙沙星的方法
【專利摘要】一種淡水藻光化學(xué)降解水中環(huán)丙沙星的方法，本發(fā)明通過(guò)利用淡水藻產(chǎn)生的羥自由基氧化降解水中環(huán)丙沙星。具體實(shí)施方法為：將待處理的廢水循環(huán)通入反應(yīng)器中，并在一定藻濃度和溫度下，通氣量為0.5L／min和pH值為6時(shí)，光輻射淡水藻產(chǎn)羥自由基物質(zhì)降解環(huán)丙沙星，延長(zhǎng)反應(yīng)時(shí)間、降低環(huán)丙沙星濃度，可最終達(dá)到符合要求的外排水。
【專利說(shuō)明】一種淡水藻光化學(xué)降解水中環(huán)丙沙星的方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種淡水藻光化學(xué)降解水中環(huán)丙沙星的方法，提供一種光化學(xué)生態(tài)法修復(fù)污染水體的技術(shù)。
【背景技術(shù)】
[0002]環(huán)丙沙星為合成的第三代喹諾酮類抗菌藥物，具有廣譜的抗菌活性，殺菌效果好。目前，環(huán)丙沙星不僅用于人類和動(dòng)物的疾病預(yù)防，還被大量用作養(yǎng)殖業(yè)中的飼料添加劑以提高飼料利用率和性畜生長(zhǎng)速度。環(huán)丙沙星在生物體內(nèi)半衰期短(幾到十幾小時(shí))、代謝率低(25% -75% )，部分環(huán)丙沙星以母體的形式從生物體排出，進(jìn)入到水環(huán)境中，環(huán)丙沙星對(duì)水生態(tài)系統(tǒng)造成了潛在的危害。
[0003]藻是一類真核微生物，水生且能進(jìn)行光合作用。藻在光作用中，細(xì)胞內(nèi)葉綠素可產(chǎn)生水合電子與空穴，二者經(jīng)系列反應(yīng)后產(chǎn)生過(guò)氧化氫和分子氧，過(guò)氧化氫可形成羥自由基。因此，光引發(fā)淡水藻類產(chǎn)生的過(guò)氧化氫可為降解有機(jī)污染物、生態(tài)修復(fù)受污染水體開辟了新途徑，鑒于此可利用淡水藻類作為催化媒介，光化學(xué)降解水環(huán)境中的磺胺藥物，生態(tài)修復(fù)污染的水體，對(duì)水環(huán)境的保護(hù)具有十分深遠(yuǎn)的意義。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明提供一種能夠降解水中環(huán)丙沙星的方法，以實(shí)現(xiàn)環(huán)境友好、生態(tài)、高效的降解水中抗生素藥物，適合處理含環(huán)丙沙星的廢水。
[0005]本發(fā)明所述的一種淡水藻光化學(xué)降解水中環(huán)丙沙星的方法:
[0006]步驟I 一種光化學(xué)降解環(huán)丙沙星方法的裝置，包括反應(yīng)器、磁力攪拌器、氣泵、控制系統(tǒng)、汞燈、儲(chǔ)槽。
[0007]步驟2調(diào)節(jié)環(huán)丙沙星廢水pH值，添加一定量的淡水藻，置于儲(chǔ)槽中。
[0008]步驟3開啟恒流泵，廢水進(jìn)入反應(yīng)器中。開啟水循環(huán)泵，保持石英夾套內(nèi)水流動(dòng)，恒定反應(yīng)時(shí)的溫度(25°C)。開啟氣泵，調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)子流量計(jì)，恒定于0.5L / min。
[0009]步驟4開啟控制系統(tǒng)，設(shè)直反應(yīng)時(shí)間，打開磁力攬祥器，攬祥廢水，穩(wěn)定l-2min后開啟汞燈，開始進(jìn)行藻類光化學(xué)降解環(huán)丙沙星反應(yīng)。
[0010]步驟5待水中環(huán)丙沙星低于既定濃度時(shí)，停止反應(yīng)。
[0011]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn):
[0012]1.淡水藻是一種河流、湖泊中較常見的生物，廉價(jià)易得，且不產(chǎn)生二次污染，是一種環(huán)境友好的光化學(xué)媒介。
[0013]2.60min內(nèi)，藻濃度為2父109個(gè)藻細(xì)胞/ L時(shí)，環(huán)丙沙星降解率可以達(dá)到50 %以上。
[0014]3.處理后的水中因不含金屬離子或金屬化合物，無(wú)需二次處理，因此對(duì)受納水體的水生微生物無(wú)影響。
[0015]4.本工藝可人工操作，也可實(shí)現(xiàn)半自動(dòng)化和全自動(dòng)化操作?！揪唧w實(shí)施方式】
[0016] 儲(chǔ)槽(長(zhǎng)20cm，寬20cm，高15cm)中裝3L的環(huán)丙沙星廢水，pH值調(diào)節(jié)至6左右，添加一定數(shù)量的藻(2X109個(gè)藻細(xì)胞/ L)，開啟恒流泵，使待處理廢水進(jìn)入反應(yīng)器，流速為
0.3L / min。
[0017]步驟I開啟循環(huán)水泵，保持石英反應(yīng)器夾套水循環(huán)，循環(huán)水流速為IL / min，反應(yīng)器內(nèi)的水溶液維持在室溫(25°C左右)。
[0018]步驟2開啟氣泵，調(diào)節(jié)與反應(yīng)器連接的轉(zhuǎn)子流量計(jì)，恒定于0.5L / min。
[0019]步驟3開啟控制系統(tǒng)，開啟磁力攬祥器攬祥廢水，轉(zhuǎn)速設(shè)直為100轉(zhuǎn)/ min。
[0020]步驟4系統(tǒng)穩(wěn)定l_2min后，開啟反應(yīng)器內(nèi)的汞燈(功率為25W)，達(dá)到既定濃度后(60min內(nèi)降解率達(dá)到50%以上)，關(guān)閉汞燈，停止攪拌、通氣，然后關(guān)閉循環(huán)水泵開關(guān)，并關(guān)閉恒流泵。
[0021]下面對(duì)本發(fā)明做出更為詳細(xì)地描述:
[0022]1.淡水藻光化學(xué)降解水中環(huán)丙沙星的方法
[0023]1.1淡水藻光化學(xué)降解效果的確定
[0024]20mg/L環(huán)丙沙星的對(duì)照實(shí)驗(yàn)可知:藻濃度在2 X 108個(gè)/ L且無(wú)光照時(shí)，60min后的環(huán)丙沙星的降解率遠(yuǎn)比藻濃度在2X IO8個(gè)/ L且有光照時(shí)的降解率低。所以，光照射淡水藻可快速降解環(huán)丙沙星。
[0025]1.2藻濃度的確定
[0026]藻濃度在2.0X106-2.0XlO9個(gè)/ L之間較為適宜。藻濃度與環(huán)丙沙星的光降解速率成正比，藻濃度愈高，產(chǎn)生的活性氧物質(zhì)以及最后形成的腐殖質(zhì)也愈多，環(huán)丙沙星的降解速率增加。但是，藻濃度過(guò)高時(shí)會(huì)影響到光的穿透性，不利于紫外光照射到藻細(xì)胞上，宜選澤2X IO9個(gè)/ L較為合適。
[0027]1.3pH 的確定
[0028]藻濃度為2 X IO9個(gè)/ L，環(huán)丙沙星水溶液pH分別在5、6、7時(shí)的降解率。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明在PH值6為時(shí)，環(huán)丙沙星在藻溶液中的降解率較高。在酸性條件下藻的活性較低，藻類生存最佳水環(huán)境的PH值是6至8。
[0029]1.4溫度的確定
[0030]初步分析25°C藻生長(zhǎng)最活躍，細(xì)胞內(nèi)活性物質(zhì)最多。當(dāng)溫度降低時(shí)，細(xì)胞生長(zhǎng)受到抑制，活性降低；溫度升高時(shí)，細(xì)胞生長(zhǎng)受到抑制，活性降低，但當(dāng)溫度升到一定程度，部分藻細(xì)胞可能受到破壞，影響環(huán)丙沙星的降解率。
[0031]1.5底物濃度確定
[0032]經(jīng)分析，初始濃度越低則環(huán)丙沙星的降解率越高，對(duì)于環(huán)丙沙星而言得到相同的結(jié)論。因此，宜選擇低濃度環(huán)丙沙星廢水進(jìn)行降解反應(yīng)。
[0033]1.6分析總結(jié)
[0034]綜上實(shí)驗(yàn)結(jié)果，控制適宜的pH、藻濃度、溫度和底物濃度，可以提高環(huán)丙沙星的降解速率，縮短反應(yīng)時(shí)間，降低處理成本。
[0035]2裝置參數(shù)的確定
[0036]淡水藻光化學(xué)降解環(huán)丙沙星的pH宜控制在6，藻濃度控制在2 X 109個(gè)/ L，溫度控制在25℃，底物濃度20mg/L及以下。
【權(quán)利要求】
1.一種淡水藻光化學(xué)降解水中環(huán)丙沙星的方法，其特征在于將含有淡水藻的環(huán)丙沙星廢水置于光化學(xué)反應(yīng)器中并施加紫外光照，環(huán)丙沙星被光引發(fā)淡水藻形成的羥自由基所降解。
2.根據(jù)權(quán)利要求1淡水藻光化學(xué)降解環(huán)丙沙星的方法，其特征在于反應(yīng)器水中淡水藻濃度須維持在一定的藻濃度，并通入空氣。
3.根據(jù)權(quán)利要I淡水藻光化學(xué)降解環(huán)丙沙星的方法，其特征在于須有25W以上的紫外光照，紫外光激發(fā)藻及分泌物產(chǎn)生活性氧化物降解環(huán)丙沙星藥物。
4.根據(jù)權(quán)利要求1淡水藻光化學(xué)降解環(huán)丙沙星的方法，其特征在于反應(yīng)器中水體的溫度須控制在25°C左右，水體pH控制在6，以保證淡水藻存活，產(chǎn)生羥自由基。
【文檔編號(hào)】C02F3/32GK103951066SQ201410155177
【公開日】2014年7月30日 申請(qǐng)日期:2014年4月18日 優(yōu)先權(quán)日:2014年4月18日
【發(fā)明者】張軍偉, 姜盼盼 申請(qǐng)人:江南大學(xué)