高级氧化技术在四环素废水处理中的应用进展

作者:朱鋆珊;郭丽;李平; 刊名:化工科技 上传者:王曼华

【摘要】四环素废水具有难生物降解、色度大、悬浮物高等特点,是一种较难处理的制药废水。目前主要采用物化法和生物法对四环素废水进行处理,其中物化法中的高级氧化法在近几年被广泛研究。综述了近年来国内外高级氧化法在四环素废水处理中的应用研究,旨在为四环素废水高效处理方法的研究提供参考。

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抗生素又名抗菌素,是细菌、真菌等微生物在代谢过程中产生的一种次级产物,含有抗病原体等活性物质,可以抑制和杀灭细菌、霉菌、支原体等致病微生物。由于抗生素具有广谱、高效抗菌等优点[1],被广泛应用于医疗、农业和畜牧业中。随着抗生素的用途和用量的增多,抗生素在环境中的残留量不断增多,抗生素污染越来越严重,人类健康和生态环境遭受着越来越大的威胁[2-3]。抗生素废水因具有难生物降解、色度大、悬浮物高等特点,是一种较难处理的废水,因此研究一种清洁、有效的处理方法对保护环境和人体健康都具有十分重要的意义[4]。 目前,主要采用物化法和生物法对四环素类抗生素生产废水进行处理。物化法既可以单独处理抗生素废水,也可以用作抗生素废水生化法的预处理或后续处理工艺等。物化法主要包括混凝-沉淀[5]、气浮[6]、吸附[7]、高级氧化法[8]等方法对四环素生产废水进行处理。 1 高级氧化技术 高级氧化技术又称为深度氧化技术,在高温高压、催化剂、电、光辐照等条件下产生羟基自由基(·OH),对难降解的大分子有机物进行氧化降解。具有快速高效、无二次污染、廉价、可操作性强等特点[9-10]。根据反应条件和原理的不同,分为光催化氧化技术、臭氧氧化技术、Fenton氧化技术、超声氧化技术、电化学氧化技术等[11-14]。 1.1 光催化氧化技术 光催化氧化技术是利用辐射、光催化剂在反应体系中产生的活性极强的自由基,再通过自由基与有机污染物之间的加合、取代、电子转移等过程将污染物全部降解为无机物的过程。 濮倩敏等[15]以兽药用四环素水溶液作为目标污染物,采用水热合成法制备了钨酸铋光催化剂,探究了在可见光条件下,钨酸铋对四环素水溶液的光催化降解性能。实验结果表明,可见光辐射时间为2 h,钨酸铋投放量为200 mg/L,ρ(四环素)=30 mg/L,四环素光催化降解率达80%。张骥[16]以四环素为目标降解物,采用水浴加热法以石墨烯(GO)与七水硫酸亚铁为原料,制备了石墨烯与羟基氧化铁的负载材料,并对其催化性能进行了测试。实验表明,石墨烯与α-FeOOH成功负载,且光催化效果非常明显,反应约30 min对废水中四环素色度去除率高于95%。此外,负载石墨烯的α-FeOOH粉末形貌分布均匀,比表面积提升较大,多次使用后对废水中四环素的降解率仍可保持在约90%。 1.2 臭氧氧化技术 臭氧氧化技术是利用具有强氧化性的臭氧,使废水中的有机物直接氧化或自由基间接氧化,达到消毒杀菌和净化废水的目的,在化工生产和废水处理等方面应用广泛[17]。 杨朝昆[18]先采用臭氧氧化的方式对四环素废水进行预处理,再运用SBR对其进行深度处理。实验结果表明臭氧氧化法预处理四环素生产废水的最佳工艺条件为废水初始pH=9,臭氧投加量400 mg/min,氧化时间2 h,在最佳条件下,ρ(四环素)从672 mg/L降到低于50 mg/L,去除效果显著。智丹[19]开展了O3氧化-Ti4O7电化学活性膜复合工艺去除水中四环素的实验,分析了O3氧化复合-Ti4O7电化学活性膜工艺降解和矿化四环素的效率。在2 mg/min的最佳O3投加量下反应20 min,四环素去除率可高于97%。 1.3 Fenton氧化技术 Fenton氧化技术[20]是指在pH=2~5条件下,将Fe2+和H2O2组成氧化体系,在Fe2+的催化作用下,产生具有强氧化性的羟基自由基用来氧化降解有机物。 李道荣等[21]用Fenton试剂对水中盐酸四环素(TC)氧化降解,考察了n(H2O2)∶n(Fe2 +)、Fenton试剂投加量、

参考文献

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