UV-K2S2O8耦合处理抗生素废水研究

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抗生素废水是一类色度深、悬浮物含量多、含盐量高的高浓度有机废水,成分极其复杂。抗生素废水的这一系列特征导致其对环境产生严重污染。近年来,抗生素在环境中不断被检出,严重污染了我国水体环境。2013年报告显示,中国抗生素总使用量达到16.2万吨,人均使用量是欧美等国家的5倍多,其中使用量最多的是磺胺类、四环素类、喹诺酮类、大环内脂类、β-内酰胺类等,本文分别以磺胺类、四环素类、β-内酰胺类的典型代表为研究对象,以寻求一种高效、操作简便、降解彻底、无二次污染的抗生素新型处理方法。光催化氧化法作为绿色水处理技术的典型代表,因其反应条件温和、无选择性、无二次污染、最为经济等优点在抗生素废水处理领域应用前景广阔。UV-K2S2O8耦合技术是一种基于SO4-·的新型高级氧化技术,UV可催化K2S2O8快速产生SO4-·,具有反应速率快、处理效率高、无二次污染等优点。本文选取磺胺嘧啶和四环素模拟废水为研究对象,采用UV-K2S2O8技术对其进行处理,首先对比了单独K2S2O8、单独UV辐射以及UV和K2S2O8联合使用对抗生素的降解效果,其次考察了不同反应因素对抗生素降解效果的影响,分析降解动力学规律,推测降解途径,探索降解机理。实验结果表明,UV和K2S2O8联合使用可以显著提高抗生素的去除率和矿化效果,磺胺嘧啶的最佳反应条件:pH=7、K2S2O8投量0.5mmol/L、反应10min,在此条件下,当磺胺嘧啶初始浓度为5.0mg/L时,磺胺嘧啶可被完全去除,矿化度可达89.11%,四环素最佳反应条件:pH=4、K2S2O8投量0.3mmol/L、反应10min,在此条件下,当四环素初始浓度为15.0mg/L时,其降解率可达100%,但矿化度不高,只有40.11%;二者的降解均符合一级动力学规律,实验还通过高效液相色谱质谱(LC-MS)分析了两种抗生素的降解机理。最后,为了探讨UV-K2S2O8技术对实际抗生素废水的处理效果,以亚胺培南生产废水二级出水为研究对象,开展了UV-K2S2O8技术对亚胺培南生产废水的深度处理研究,对比了单独K2S2O8、单独UV辐射以及UV和K2S2O8联合使用对实际废水的处理效果并探索其最佳反应条件。实验结果显示,UV-K2S2O8技术能显著提高实际废水的处理效果,表现出明显的耦合作用,在K2S2O8投量为2.0g/L,反应时间为90min时,UV-K2S2O8对亚胺培南生产废水二级出水中COD、TOC去除率分别为90.1%、94.4%,能有效去除废水中难生物降解有机物。UV-K2S2O8技术能快速降解废水中的抗生素,并成功地应用于抗生素废水的深度处理,是一种有效的难降解有机废水深度处理技术,操作简便,为抗生素类废水的深度处理提供技术参考,对其他难降解有机废水的深度处理也有一定的借鉴意义,有一定的推广应用价值。
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