一種利用電子束輻照技術(shù)處理含氧氟沙星廢水的方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種利用電子束輻照技術(shù)處理含氧氟沙星廢水使之直接達(dá)到飲用水標(biāo)準(zhǔn)的方法，主要是將含氧氟沙星污染物的水體，用電子束加速器輻照技術(shù)進(jìn)行輻照處理，使水體中的氧氟沙星分解，電子束加速器輻照劑量低于15kGy。在對(duì)含氧氟沙星水體進(jìn)行輻照處理之前，可以向水體中加入絮凝劑，并進(jìn)行沉淀、過(guò)濾；在對(duì)水體進(jìn)行輻照處理之后，還可以將處理后的水體引入終端處理系統(tǒng)，進(jìn)行沉淀、過(guò)濾，然后進(jìn)行排放。本方法建立了電子加速器輻照技術(shù)用于飲用水體中氧氟沙星污染物的處理方法，該方法通過(guò)低劑量輻照能快速有效地降解水體中的氧氟沙星，6kGy的低輻照劑量就能使水體中的低濃度氧氟沙星降解完全，達(dá)到飲用水標(biāo)準(zhǔn)，易于操作，無(wú)附加毒性，無(wú)殘留危害。
【專利說(shuō)明】一種利用電子束輻照技術(shù)處理含氧氟沙星廢水的方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種廢水處理方法，更具體地說(shuō)本發(fā)明涉及一種利用電子束輻照技術(shù)處理含氧氟沙星廢水的方法。
【背景技術(shù)】
[0002]氧氟沙星(OFLO)分子式為C18H2tlFN3O4,其化學(xué)名稱為(±) _9_氟_2，3_ 二氫_3_甲基-10-(4-甲基-1-哌嗪基)-7-氧代-7H-吡啶并[l，2，3-de]-[l，4]苯并惡嗪_6_羧酸，屬于喹諾酮類藥物。喹諾酮類藥物是一大類具有I，4-二氫-4-氧代喹啉-3-羧酸結(jié)構(gòu)的人工合成抗菌藥物，對(duì)革蘭氏陰性菌和陽(yáng)性菌均有抑制作用，能直接作用于細(xì)菌核部位、抑制細(xì)菌的DNA旋轉(zhuǎn)酶，使酶不能在DNA雙鏈上引入切口，破壞細(xì)菌的代謝和繁殖，迅速殺滅細(xì)菌。氧氟沙星藥物因其抗菌譜廣、吸收好、半衰期長(zhǎng)、血液濃度高、體內(nèi)分布廣、抑菌和殺菌作用迅速、與其它抗菌藥物無(wú)交叉耐藥性、能制成各種劑型、價(jià)格低廉等特點(diǎn)，廣泛應(yīng)用于臨床和畜牧業(yè)中多種感染性疾病的預(yù)防和治療，成為十分重要、用途廣泛的抗生素。氧氟沙星藥物攝入后除少部分殘留在體內(nèi)，70%以上以原藥和代謝產(chǎn)物的形式經(jīng)由病人與動(dòng)物的糞尿排出體外，通過(guò)污水處理廠等途徑進(jìn)入生態(tài)環(huán)境，長(zhǎng)期及不科學(xué)用藥導(dǎo)致環(huán)境中藥物殘留超標(biāo)等問(wèn)題出現(xiàn)。殘留在環(huán)境中的氧氟沙星，雖然只有痕量水平，但是長(zhǎng)期暴露在此環(huán)境中的動(dòng)植物、微生物、人類等都會(huì)受到影響。例如水體中長(zhǎng)期含較低濃度的氧氟沙星藥物，不但容易誘導(dǎo)細(xì)菌產(chǎn)生耐藥性，導(dǎo)致耐藥性的傳遞，影響該類藥物的臨床療效，更為嚴(yán)重的是，殘留藥物對(duì)人類的健康安全和生態(tài)環(huán)境的穩(wěn)定發(fā)展都存在潛在的、累積性的威脅，不但可能引起二重感染、過(guò)敏變態(tài)反應(yīng)，而且具有潛在“三致”危害。目前，聯(lián)合國(guó)糧農(nóng)組織、世界衛(wèi)生組織食品添加劑專家聯(lián)席委員會(huì)、歐盟等國(guó)都對(duì)氧氟沙星的最大殘留限量進(jìn)行了規(guī)定，因此，對(duì)氧氟沙星等抗生素的殘留去除研究已成為了廢水處理工作的熱點(diǎn)。
[0003]目前，污水處理廠在處理醫(yī)院廢水和生活污水時(shí)，一般都是采用的常規(guī)處理技術(shù)和工藝，無(wú)法徹底清除水體中的氧氟沙星等抗生素，通過(guò)間接可飲用水的回用、城市污水處理廠的排放，氧氟沙星可能暴露于環(huán)境并最終存在于飲用水中，對(duì)人類飲用造成極大的潛在威脅。而國(guó)內(nèi)外處理含氧氟沙星等抗生素水體的方法主要有物化法、生化法等。研究表明，上述處理方法均存在一定的局限性。物化法處理過(guò)程受到PH值、氧化劑投加量、反應(yīng)溫度、反應(yīng)時(shí)間等因素的影響；生化法還要受到微生物生長(zhǎng)狀況的限制。這兩種方法過(guò)程復(fù)雜繁瑣、所需時(shí)間長(zhǎng)、易引起二次污染、而且處理效果差。因此，提供一種處理時(shí)間短、去除率高、易于操作、無(wú)二次污染的新的處理水體中氧氟沙星方法，是亟待解決的問(wèn)題。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明的目的在于克服上述不足，提供一種利用電子束輻照降解水體中抗生素類藥物氧氟沙星的方法，該方法能快速有效地降解水體中的氧氟沙星，易于操作，無(wú)附加毒性，無(wú)殘留危害，經(jīng)電子束輻照處理后的水體可直接達(dá)到飲用水體標(biāo)準(zhǔn)。
[0005]本發(fā)明的方法就是利用電子輻照技術(shù)來(lái)處理水體中的氧氟沙星污染物，電子束輻照殘留有氧氟沙星的水體，水經(jīng)過(guò)輻照產(chǎn)生化學(xué)反應(yīng)，生成氧化性極強(qiáng)的.0H、.H等自由基，可以與氧氟沙星發(fā)生反應(yīng)，使氧氟沙星降解，達(dá)到飲用水標(biāo)準(zhǔn)。輻射技術(shù)是一種新的凈化手段，不需要加入化學(xué)試劑，不會(huì)產(chǎn)生二次污染，具有處理時(shí)間短、處理效率高、操作簡(jiǎn)便、污染物降解徹底等優(yōu)點(diǎn)，因此水體中氧氟沙星可采用輻照降解工藝進(jìn)行處理。
[0006]本發(fā)明的目的是這樣實(shí)現(xiàn)的:將含氧氟沙星污染物的水體，用電子束加速器輻照技術(shù)進(jìn)行輻照處理，使水體中的氧氟沙星分解，電子束加速器輻照劑量低于15kGy。輻照后水體用UPLC-MS / MS (超高效液相色譜串聯(lián)質(zhì)譜)分析，檢測(cè)氧氟沙星的輻照分解情況，可以發(fā)現(xiàn)經(jīng)過(guò)輻照氧氟沙星被完全分解，水體中的氧氟沙星通常含量較低，僅6kGy的低輻照劑量就能使水體達(dá)到飲用水標(biāo)準(zhǔn)，所需輻照能量少，效率高。氧氟沙星的分解率是指輻照去除的氧氟沙星量與初始水體中氧氟沙星含量之比。在用電子束加速器輻照技術(shù)對(duì)含氧氟沙星污染物的水體進(jìn)行輻照處理之前，可以向廢水中加入絮凝劑，并進(jìn)行沉淀、過(guò)濾；在用電子束加速器輻照技術(shù)對(duì)含氧氟沙星污染物的水體進(jìn)行輻照處理之后，還可以將處理后的水體引入終端處理系統(tǒng)，進(jìn)行沉淀、過(guò)濾，然后進(jìn)行排放，如附圖1所示。
[0007]水體中氧氟沙星的含量通常不高，因此通過(guò)低劑量輻照可以使水體中氧氟沙星濃度達(dá)到安全標(biāo)準(zhǔn)，即電子束加速器輻照劑量在6kGy時(shí)就可以使廢水中氧氟沙星濃度達(dá)到飲用水標(biāo)準(zhǔn)?？紤]工藝可行性，電子束加速器輻照劑量?jī)?yōu)選從3kGy~15kGy，取3kGy、6kGy、9kGy、15kGy四個(gè)梯度，輻照劑量過(guò)低則降解效果不明顯，輻照劑量過(guò)高會(huì)導(dǎo)致輻照成本增加。
[0008]配制模擬含氧氟沙星濃度分別為lppm、5ppm、10ppm、20ppm的水體,每個(gè)實(shí)施例進(jìn)
行2個(gè)平行樣實(shí)驗(yàn)。發(fā)現(xiàn)在低濃度氧氟沙星廢水中，氧氟沙星被完全降解。證明電子加速器輻照技術(shù)可以有效的處理含氧氟沙星水體，且6kGy的輻照劑量就可使低濃度的氧氟沙星水體達(dá)到飲用水標(biāo)準(zhǔn)。同一濃度氧氟沙星廢水中，隨著輻照劑量的增大，分解率增大；同一輻照劑量中，廢水中氧氟沙星濃度越小，分解率越大。
[0009]本發(fā)明的有益效果是:建立了電子加速器輻照技術(shù)用于水體中氧氟沙星污染物的處理方法，該方法通過(guò)低劑量輻照能快速有效地降解水體中的氧氟沙星，使各種水體中氧氟沙星濃度達(dá)到飲用水標(biāo)準(zhǔn)，易于操作，無(wú)附加毒性，無(wú)殘留危害。
【專利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0010]圖1為本發(fā)明利用輻照降解水體中抗生素類藥物氧氟沙星的方法流程圖
[0011]圖2為濃度20ppm氧氟沙星水體中氧氟沙星降解率與輻照劑量關(guān)系圖
【具體實(shí)施方式】
[0012]配制一定濃度的模擬含氧氟沙星廢水，用一定劑量的電子束加速器輻照技術(shù)進(jìn)行輻照處理，電子束加速器輻照劑量低于15kGy，輻照后溶液用UPLC-MS / MS (超高效液相色譜串聯(lián)質(zhì)譜)分析，檢測(cè)氧氟沙星的輻照分解情況，可以發(fā)現(xiàn)低濃度氧氟沙星廢水經(jīng)過(guò)輻照后，氧氟沙星被完全分解。以下實(shí)施例中，氧氟沙星的分解率(去除率)是指輻照去除的氧氟沙星量與初始水體中氧氟沙星含量之比。每個(gè)實(shí)施例進(jìn)行2個(gè)平行樣實(shí)驗(yàn)。
[0013]實(shí)施例1:配制氧氟沙星濃度為Ippm的溶液模擬含氧氟沙星廢水，使用電子加速器(IOMeV / 15kff S波段駐波電子直線輻照加速器，中國(guó)科學(xué)院高能物理研究所制造)產(chǎn)生電子束進(jìn)行四次輻照，輻照劑量分別為3kGy、6kGy、9kGy及15kGy。輻照后的水體用UPLC-MS / MS分析，得到處理后水體中氧氟沙星去除率，所得數(shù)據(jù)填入下表1中。
[0014]實(shí)施例2:配制氧氟沙星濃度為5ppm的溶液模擬含氧氟沙星廢水，使用電子加速器產(chǎn)生電子束進(jìn)行四次輻照，輻照劑量分別為3kGy、6kGy、9kGy及15kGy。輻照后的水體用UPLC-MS / MS分析，得到處理后水體中氧氟沙星去除率，所得數(shù)據(jù)填入下表1中。
[0015]實(shí)施例3:配制氧氟沙星濃度為IOppm的溶液模擬含氧氟沙星廢水，使用電子加速器產(chǎn)生電子束進(jìn)行四次輻照，輻照劑量分別為3kGy、6kGy、9kGy及15kGy。輻照后的水體用UPLC-MS / MS分析，得到處理后水體中氧氟沙星去除率，所得數(shù)據(jù)填入下表1中。
[0016]實(shí)施例4:配制氧氟沙星濃度為20ppm的溶液模擬含氧氟沙星廢水，使用電子加速器產(chǎn)生電子束進(jìn)行四次輻照，輻照劑量分別為3kGy、6kGy、9kGy及15kGy。輻照后的水體用UPLC-MS / MS分析，得到處理后水體中氧氟沙星去除率，所得數(shù)據(jù)填入下表1中。
[0017]環(huán)境水體中氧氟沙星濃度較低，6kGy的低輻照劑量就能使水體中的低濃度氧氟沙星完全降解，達(dá)到飲用水標(biāo)準(zhǔn)。而且同一輻照劑量下，降解率隨著氧氟沙星濃度增大而減?。煌谎醴承菨舛认?，降解率隨著輻照劑量增大而增大。
[0018]表1.不同輻照條件下氧氟沙星溶液中氧氟沙星降解率)
[0019]
【權(quán)利要求】
1.一種利用電子束輻照技術(shù)處理含氧氟沙星廢水的方法，其具體步驟包括:將含氧氟沙星污染物的水體，用電子束加速器輻照技術(shù)進(jìn)行輻照處理，使水體中的氧氟沙星分解，達(dá)到飲用水標(biāo)準(zhǔn)，電子束加速器輻照劑量低于15kGy。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的利用電子束輻照技術(shù)處理含氧氟沙星廢水的方法，其特征在于，輻照后溶液用超高效液相色譜串聯(lián)質(zhì)譜分析，檢測(cè)氧氟沙星的輻照分解情況。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的利用電子束輻照技術(shù)處理含氧氟沙星廢水的方法，其特征在于，在用電子束加速器輻照技術(shù)對(duì)含氧氟沙星污染物的水體進(jìn)行輻照處理之前，可以向水體中加入絮凝劑，并進(jìn)行沉淀、過(guò)濾。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的利用電子束輻照技術(shù)處理含氧氟沙星廢水的方法，其特征在于，在用電子束加速器輻照技術(shù)對(duì)含氧氟沙星污染物的水體進(jìn)行輻照處理之后，還將處理后的水體引入終端處理系統(tǒng)，進(jìn)行沉淀、過(guò)濾，然后進(jìn)行排放。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的利用電子束輻照技術(shù)處理含氧氟沙星廢水的方法，其特征在于，含氧氟沙星污染物的廢水溶液中氧氟沙星濃度為Ippm~20ppm。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的利用電子束輻照技術(shù)處理含氧氟沙星廢水的方法，其特征在于，電子束加速器輻照劑量為6kGy，在6kGy的低輻照劑量就能使水體中的低濃度氧氟沙星完全降解，達(dá)到飲用水標(biāo)準(zhǔn)，節(jié)省能量，效率高。
【文檔編號(hào)】C02F101/38GK103508511SQ201310423299
【公開(kāi)日】2014年1月15日 申請(qǐng)日期:2013年9月17日 優(yōu)先權(quán)日:2013年9月17日
【發(fā)明者】馬玲玲, 張曉萌, 韓深, 徐殿斗, 解瓊玉 申請(qǐng)人:中國(guó)科學(xué)院高能物理研究所