專利名稱：超聲波去除水中磺胺嘧啶的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種高級(jí)氧化技術(shù)處理難降解的有毒有機(jī)廢水的方法，特別涉及了一種利用超聲空化效應(yīng)去除水中磺胺嘧啶的方法。
背景技術(shù)：
磺胺嘧啶一直被廣泛應(yīng)用于治療和預(yù)防多種動(dòng)物疾病以及促進(jìn)動(dòng)物生長(zhǎng)，但磺胺嘧啶的濫用也導(dǎo)致了其在動(dòng)物體內(nèi)的蓄積和殘留，可引起人的過敏反應(yīng)及菌群失調(diào)，同時(shí)也導(dǎo)致了人體內(nèi)的病原菌耐藥菌株不斷增多等。國家已經(jīng)制定了包括磺胺嘧啶等絕大數(shù)藥物的休藥期以及相應(yīng)的殘留監(jiān)控手段，歐美部分國家已經(jīng)對(duì)部分磺胺類藥物禁用，但在實(shí)際生產(chǎn)中，生產(chǎn)經(jīng)營者為了加快動(dòng)物生長(zhǎng)，降低死亡率，提高經(jīng)濟(jì)效益，仍然會(huì)濫用這種藥物從而導(dǎo)致殘留的發(fā)生。廢水中的殘留抗生素和高濃度有機(jī)物使傳統(tǒng)生物處理法很難達(dá)到預(yù)期的處理效果，因殘留抗生素對(duì)微生物的強(qiáng)烈抑制作用使好氧菌中毒，造成好氧處理困難；而厭氧處理高濃度的有機(jī)物又難以滿足出水達(dá)標(biāo)，還需進(jìn)一步處理。針對(duì)這些問題，人們開發(fā)了許多高效深度處理工藝，具有代表性的有吸附技術(shù)、高效生物處理技術(shù)、深度化學(xué)氧化技術(shù)等。其中活性炭吸附、大孔樹脂吸附、臭氧氧化已得到部分推廣，但成本較高，普及化存在一定難度；光催化氧化也取得了階段性進(jìn)展，但由于成本較高和處理效果等方面的原因，較難實(shí)現(xiàn)工業(yè)化。因此有必要開發(fā)高效價(jià)廉的新型深度處理工藝。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明提供了一種超聲波去除水中磺胺嘧啶的方法，該方法可操作性強(qiáng)，不易產(chǎn)生二次污染。一種超聲波去除水中磺胺嘧啶的方法，其特征在于，將含aiig/廣20mg/L的磺胺嘧啶的水在超聲頻率為20kHz、超聲波功率為100-600W的條件下超聲輻照，超聲時(shí)間為 30min_240mino可以采用超聲與H2A組合降解水中磺胺嘧啶，其中H2A在水中的濃度為IOmg/ 廣20mg/L。處理的水中磺胺嘧啶溶液的濃度為10mg/L。還可以采用超聲與!^enton試劑組合降解水中磺胺嘧啶，其中H2A在水中的濃度為10mg/L 20 mg/LJe2+在水中的濃度為lmg/L ang/L。處理水中磺胺嘧啶的濃度為IOmg/ L0超聲波輻照裝置為自制反應(yīng)器，包括超聲波細(xì)胞粉碎機(jī)、探頭式鈦棒、反應(yīng)器、密封膜密封和室溫水浴。超聲波由探頭式鈦棒產(chǎn)生，探頭伸入反應(yīng)器液面三分之一處，探頭直徑為6mmο超聲后使用高效液相色譜測(cè)定剩余濃度，計(jì)算去除率。本發(fā)明的有益效果
采用超聲波輻照技術(shù)能將水體中有害有機(jī)物轉(zhuǎn)變?yōu)閏o2、H2o、無機(jī)離子或轉(zhuǎn)變?yōu)楸仍袡C(jī)物毒性小的有機(jī)物，所以在處理生物難降解有機(jī)物方面具有顯著優(yōu)越性。但是單一使用超聲空化技術(shù)降解有機(jī)物的處理效果和能耗并不理想，所以本發(fā)明在研究了單獨(dú)超聲的基礎(chǔ)上，采用超聲組合工藝(超聲-H2O2，超聲-Fenton)考察超聲處理性能。1、本發(fā)明采用超聲空化技術(shù)去除水中磺胺嘧啶，超聲空化作用可以產(chǎn)生局部高溫、高壓，在超聲波作用下，溶液產(chǎn)生空化泡并迅速崩潰，整個(gè)過程發(fā)生在
IlS-LIS時(shí)間內(nèi)，從而產(chǎn)生超過5000K的高溫和大于50MPa的高壓環(huán)境，對(duì)水體中的污染物直
接進(jìn)行熱解或與自由基氧化。2、本發(fā)明去除水中磺胺嘧啶的方法，二次污染風(fēng)險(xiǎn)小。超聲空化效應(yīng)使水分解產(chǎn)生OH自由基的標(biāo)準(zhǔn)氧化還原電位為2. 80V，是目前已知可在水處理中應(yīng)用最強(qiáng)的氧化劑， 他可以無選擇的直接與水中磺胺嘧啶反應(yīng)生成二氧化碳、水和礦物鹽，使水中的磺胺嘧啶氧化減少，不會(huì)產(chǎn)生二次污染。3、本發(fā)明涉及的超聲輻照去除水中磺胺嘧啶的三種方法處理過程易于控制，可操作性強(qiáng)。


圖1為該超聲波輻照裝置的結(jié)構(gòu)示意圖。圖中1、超聲波細(xì)胞粉碎機(jī)；2、探頭式鈦棒；3、反應(yīng)器；4、密封膜、5、進(jìn)水口、6、出水口、7、室溫水浴。
具體實(shí)施例方式
本發(fā)明的超聲波去除水中磺胺嘧啶的方法，采用圖1所示裝置，該超聲波輻照裝置包括超聲波細(xì)胞粉碎機(jī)1、探頭式鈦棒2、反應(yīng)器3、密封膜密封4和室溫水浴5。超聲波由探頭式鈦棒2產(chǎn)生，探頭伸入反應(yīng)器3液面三分之一處，探頭直徑為6mm。處理過程在反應(yīng)器 3中進(jìn)行，室溫水浴，該水浴為循環(huán)水冷卻，可通自來水，以防止處理過程中升溫太高。反應(yīng)器3內(nèi)準(zhǔn)備好后，用密封膜將反應(yīng)器3上口密封，進(jìn)行反應(yīng)，密封的作用主要是防止處理時(shí)水濺出。以下通過實(shí)施例進(jìn)一步說明本發(fā)明。實(shí)施例1
配制濃度為10mg/L的磺胺嘧啶溶液(以水配制)，采用圖1中的超聲波輻照裝置處理，在超聲功率為100、200、300、400、500、600W條件下超聲輻照180min，超聲波發(fā)射采用探頭式設(shè)備，經(jīng)超聲處理后，用高效液相色譜測(cè)定輻照后磺胺嘧啶的濃度，去除率分別為 24. 14%、26. 14%、28. 07%、30. 90%、29. 94%、26. 23%，得出最佳超聲功率為 400W。實(shí)施例2
配制濃度為20mg/L的磺胺嘧啶溶液，超聲功率為400W，分別超聲輻照30、60、120、180、 240min，磺胺嘧啶的去除率分別為 6. 73%,7. 42%、13. 67%、19. 47%,21. 18%。實(shí)施例3
實(shí)施例2中，其他條件不變，磺胺嘧啶溶液改為10mg/L，超聲處理后，磺胺嘧啶的去除率分別為 11. 34%、13. 41%,21. 57%,30. 90%,32. 08%。實(shí)施例4
實(shí)施例2中，其他條件不變，磺胺嘧啶溶液改為8mg/L，超聲處理后，磺胺嘧啶的去除率分別為 12. 35%,22. 17%,29. 41%,34. 31%,39. 95%。實(shí)施例5
實(shí)施例2中，其他條件不變，磺胺嘧啶溶液改為6mg/L，超聲處理后，磺胺嘧啶的去除率分別為 17. 67%,22. 19%,35. 75%,43. 04%,47. 37%。實(shí)施例6
實(shí)施例2中，其他條件不變，磺胺嘧啶溶液改為％ig/L，超聲處理后，磺胺嘧啶的去除率分別為 24. 06%,31. 67%,45. 81%,51. 95%,57. 38%。實(shí)施例7
實(shí)施例2中，其他條件不變，磺胺嘧啶溶液改為ang/L，超聲處理后，磺胺嘧啶的去除率分別為 34. 29%,53. 22%,73. 77%,79. 26%,83. 15%。由實(shí)施例2-7可以看出，磺胺嘧啶初始濃度越低，在相同超聲時(shí)間下的磺胺嘧啶去除率越高，超聲輻照對(duì)低濃度磺胺嘧啶去除效果較好，這為水中微量(< 5mg/L)磺胺嘧啶的去除提供了技術(shù)支撐。實(shí)施例8
與實(shí)施例3基本相同，向10mg/L的磺胺嘧啶溶液中加入H2O2，使H2A的濃度為10mg/L。 磺胺嘧啶的去除率分別為 12. 44%、15. 51%,25. 85%,31. 53%,35. 91%。實(shí)施例9
與實(shí)施例3基本相同，向10mg/L的磺胺嘧啶溶液中加入H2O2，使H2A的濃度為20mg/L。 磺胺嘧啶的去除率分別為 14. 08%、18. 89%,27. 92%,34. 56%,38. 87%。實(shí)施例10
與實(shí)施例8基本相同，向10mg/L的磺胺嘧啶、10mg/LH2A溶液中加入i^e2+，使!^e2+的濃度為 lmg/L?；前粪奏さ娜コ史謩e為 15. 39%、19. 74%,33. 35%,40. 20%,45. 56%。實(shí)施例11
與實(shí)施例8基本相同，向10mg/L的磺胺嘧啶、10mg/LH2A溶液中加入i^e2+，使!^e2+的濃度為 2mg/L。磺胺嘧啶的去除率分別為 41. 67%,47. 31%,50. 82%,56. 45%,60. 38%。由實(shí)施例3、8、9、10、11可以看出，H2A的加入在一定程度上促進(jìn)磺胺嘧啶的超聲輻照降解，且隨著H2A濃度增加，對(duì)磺胺嘧啶去除促進(jìn)的程度增大。加入后明顯促進(jìn)磺胺嘧啶的超聲去除。當(dāng)H2A濃度恒定，F(xiàn)e2+濃度升高時(shí)，磺胺嘧啶去除率相應(yīng)地提高。比較超聲- 組合工藝與超聲-Fenton組合工藝，可以發(fā)現(xiàn)，超聲-Fenton組合工藝對(duì)磺胺嘧啶的處理效果明顯好于超聲- 組合工藝，這主要是因?yàn)镠2A在!^2+催化作用下生成更多的· 0H，從而更有利于磺胺嘧啶的去除。
權(quán)利要求
1.一種超聲波去除水中磺胺嘧啶的方法，其特征在于，將含aiig/廣20mg/L的磺胺嘧啶的水在超聲頻率為20kHz、超聲波功率為100-600W的條件下超聲輻照，超聲時(shí)間為 30min_240mino
2.如權(quán)利要求1所述的超聲波去除水中磺胺嘧啶的方法，其特征在于，采用超聲與H2A 組合降解水中磺胺嘧啶，其中H2A在水中的濃度為IOmg/廣20mg/L。
3.如權(quán)利要求2所述超聲波去除水中磺胺嘧啶的方法，其特征在于，處理的水中磺胺嘧啶溶液的濃度為10mg/L。
4.如權(quán)利要求1所述超聲波去除水中磺胺嘧啶的方法，其特征在于，采用超聲與 i^enton試劑組合降解水中磺胺嘧啶，其中H2O2在水中的濃度為IOmg/廣20 mg/LJe2+在水中的濃度為lmg/L ang/L。
5.如權(quán)利要求4所述超聲波去除水中磺胺嘧啶的方法，其特征在于，處理水中磺胺嘧啶的濃度為10mg/L。
全文摘要
本發(fā)明屬于水體中抗生素及其衍生物等微污染物的降解處理領(lǐng)域，公開一種超聲波去除水中磺胺嘧啶的方法，該方法包括以下步驟將含2mg/L~20mg/L的磺胺嘧啶的水在超聲頻率為20kHz、超聲波功率為100-600W的條件下超聲輻照，超聲時(shí)間為30min-240min。超聲后使用高效液相色譜測(cè)定剩余濃度，計(jì)算去除率。去除率高，處理過程不易產(chǎn)生二次污染。
文檔編號(hào)C02F1/58GK102285703SQ20111016045
公開日2011年12月21日 申請(qǐng)日期2011年6月15日 優(yōu)先權(quán)日2011年6月15日
發(fā)明者包春曉, 周飛, 林明月, 秦開桂, 郭照冰 申請(qǐng)人:南京信息工程大學(xué)