一種利用電離輻射技術(shù)去除水中磺胺類抗生素的方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了屬于核技術(shù)應(yīng)用和環(huán)境保護(hù)【技術(shù)領(lǐng)域】的一種利用電離輻射技術(shù)去除水中磺胺類抗生素的方法。本發(fā)明應(yīng)用電離輻射（電子加速器產(chǎn)生的高能電子束或放射源產(chǎn)生的伽馬射線）技術(shù)，可以不調(diào)節(jié)廢水的pH，不添加任何化學(xué)試劑，有效去除水中的磺胺類抗生素藥物（如磺胺二甲基嘧啶）。本發(fā)明方法簡(jiǎn)單、有效，易于操作，可用于抗生素類廢水的處理。
【專利說明】一種利用電離輻射技術(shù)去除水中磺胺類抗生素的方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于核技術(shù)應(yīng)用和環(huán)境保護(hù)【技術(shù)領(lǐng)域】，具體涉及利用電離輻射技術(shù)去除水中磺胺類抗生素的方法。
【背景技術(shù)】
[0002]抗生素在人體健康和漁業(yè)、畜牧業(yè)生產(chǎn)中發(fā)揮著重要作用。然而，未被利用的、代謝殘留的以及生產(chǎn)過程中向水體環(huán)境中排放的抗生素，如果不經(jīng)過合適的處理，進(jìn)入水體后會(huì)影響環(huán)境生態(tài)?；前奉愃幬锸菓?yīng)用范圍廣、用量大的一類人工合成廣譜抗生素，其中磺胺二甲基嘧啶是其中最為常用的藥物之一。它在水體環(huán)境中的停留時(shí)間較長(zhǎng)，并可以通過食物鏈在生物體中富集，造成微生物的耐藥性，并對(duì)人體健康產(chǎn)生危害。由于其難降解性和易于遷移等特性，現(xiàn)今在地表水、地下水和土壤中都可以檢測(cè)到它的存在。因此，研究一種高效、無二次污染的處理方法和技術(shù)，有效去除水中的磺胺類抗生素等藥物，顯得尤為重要和迫切。
[0003]傳統(tǒng)的水和廢水處理方法有物理法、化學(xué)法和生物法等，這些傳統(tǒng)的處理方法不能有效去除磺胺類抗生素等藥物。近年來，高級(jí)氧化技術(shù)逐漸成為人們關(guān)注的熱點(diǎn)(Wangand Xu，2012，Advanced oxidation processes for wastewater treatment:Formation ofhydroxyl radical and application, Critical Reviews in Environmental Science andTechnology，42:251-325),該技術(shù)利用氧化性很強(qiáng)的羥基自由基(.0H)來氧化分解水中的有機(jī)污染物。但是，常規(guī)的高級(jí)氧化法，如Fenton法、類Fenton法對(duì)溶液的酸堿度要求較高，同時(shí)要加入Fenton試劑，容易產(chǎn)生二次污染。而H2O2的加入，也使得處理成本大大增加。

【發(fā)明內(nèi)容】

`[0004]本發(fā)明的目的在于提供了一種利用電離輻射技術(shù)去除水中磺胺類抗生素的方法。
[0005]電離輻射技術(shù)作為高級(jí)氧化法的一種，可以克服常規(guī)高級(jí)氧化法的諸多不足。它主要是利用伽馬射線或電子加速器對(duì)水或廢水進(jìn)行輻照，在高能射線的照射作用下，水分子發(fā)生輻射分解，產(chǎn)生具有較高反應(yīng)活性的物種(如e_aq、.0H等)，它們會(huì)發(fā)揮各自的作用，與污染物進(jìn)一步發(fā)生反應(yīng)，使微生物得到降解或去除。在中性條件下，水的輻射化學(xué)反應(yīng)可以表述如下:
[0006]H2O — e、+.H+.0H+H2+H202+H30.(I)
[0007]該反應(yīng)可以在任意酸堿度下進(jìn)行，不需要加入任何化學(xué)試劑，因此也不會(huì)產(chǎn)生二次污染。同時(shí)，它具有降解效率高、反應(yīng)速度快、污染物降解徹底等優(yōu)點(diǎn)，為去除難降解有機(jī)廢水中的有毒有害污染物(如抗生素等)提供了新的技術(shù)，具有廣闊的應(yīng)用前景。
[0008]本方法去除水中磺胺類抗生素藥物的基本原理是:水分子被輻照會(huì)產(chǎn)生具有較高的反應(yīng)活性的自由基(如e_aq、.0H、.H等)，這些活性基團(tuán)與磺胺二甲基嘧啶的降解反應(yīng)表現(xiàn)在三個(gè)途徑上:奪取磺胺二甲基嘧啶中C - H鍵或N - H鍵上的氫；與分子中的C=C雙鍵和C=N雙鍵發(fā)生氧化還原反應(yīng)；破壞分子中的C-N鍵。而反應(yīng)產(chǎn)生的中間產(chǎn)物R.、RHOH.和ROH在氧化性物質(zhì)的作用下進(jìn)一步反應(yīng)，最后降解為C02、H20和小分子物質(zhì)。相關(guān)反應(yīng)式如下:
[0009]RH+.0H — R.+H2O, k=107 -1O9M-1S-1(2)
[0010]RH+.0H—RHOH.(3)
[0011]RHOH.+O2 — ROH+.HO2, k=108 -1O9M-1S-1(4)
[0012]本發(fā)明方法的技術(shù)方案具體如下:
[0013]一種利用電離輻射技術(shù)去除水中磺胺類抗生素的方法，在常溫狀態(tài)下，將含有磺胺類抗生素的水用伽馬射線或高能電子束進(jìn)行輻照處理。
[0014]所述磺胺類抗生素為磺胺二甲基嘧啶。
[0015]所述輻照處理的劑量為0.2kGy_5kGy。
[0016]所述伽馬射線由6tlCo或137Cs發(fā)射。
[0017]所述高能電子束由電子加速器產(chǎn)生。
[0018]本發(fā)明的方法簡(jiǎn)單可行，可以在不調(diào)節(jié)廢水pH的情況下，有效去除廢水中磺胺類抗生素(如磺胺二甲基嘧啶)。本發(fā)明的方法的主要優(yōu)勢(shì)在于工藝簡(jiǎn)單、操作方便，無需添加任何其他試劑；可以在任意酸堿度條件下進(jìn)行反應(yīng)，高效、快速的去除水或廢水中的磺胺類抗生素，不產(chǎn)生二次污染，具有廣闊 的應(yīng)用前景。
【具體實(shí)施方式】
[0019]下面的實(shí)施例可以對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步描述，但本發(fā)明所保護(hù)的范圍并不僅限于此:
[0020]實(shí)施例1
[0021]磺胺二甲基嘧啶(SMT)溶液由分析純?cè)噭┖腿ルx子水配制，濃度為20mg/L，pH不調(diào)(pH5.5-6.5)，輻射源采用清華大學(xué)核能與新能源技術(shù)研究院的6tlCo輻射裝置，中心孔道劑量率為339Gy/min。實(shí)驗(yàn)中每次取30mL溶液，放入50mL耐輻照管中，置于中心孔道進(jìn)行輻照。實(shí)驗(yàn)檢測(cè)了在不同劑量下(較低劑量)，輻照對(duì)于磺胺二甲基嘧啶的去除效果，結(jié)果如表1所示。
[0022]表1不同劑量下SMT的去除效果
[0023]

劑量(Gy) |SMT的去除率(％)
OO

2004273
4006^4
6008L2
800907

100095?2[0024]檢測(cè)方法:采用高效液相色譜儀(Agilentl200Series, Agilent, USA)測(cè)定。
[0025]表1結(jié)果表明，輻照對(duì)于磺胺二甲基嘧啶的去除有很好的效果，本發(fā)明在偏中性條件下可以快速有效地去除廢水中的磺胺二甲基嘧啶，在1000Gy這種低劑量條件下，去除率可高達(dá)95.2%。
[0026]實(shí)施例2
[0027]磺胺二甲基嘧啶(SMT)溶液由分析純?cè)噭┖腿ルx子水配制，濃度為20mg/L。一組pH不調(diào)(ρΗ5.5-6.5)，一組用HCl調(diào)節(jié)溶液pH值為3.0 ;一組用NaOH調(diào)節(jié)溶液pH值為12.0。輻射源為清華大學(xué)核能與新能源技術(shù)研究院的6tlCo輻射裝置，中心孔道劑量率為IlOGy/min。實(shí)驗(yàn)中每次取30mL溶液，放入50mL耐輻照管中，置于中心孔道進(jìn)行輻照。實(shí)驗(yàn)檢測(cè)了不同酸堿度的溶液在不同劑量下，輻照對(duì)于磺胺二甲基嘧啶的去除效果，結(jié)果如表2所示。
[0028]表2不同劑量和pH值下SMT的去除效果
[0029]
【權(quán)利要求】
1.一種利用電離輻射技術(shù)去除水中磺胺類抗生素的方法，其特征在于，在常溫狀態(tài)下，將含有磺胺類抗生素的水用伽馬射線或高能電子束進(jìn)行輻照處理。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述磺胺類抗生素為磺胺二甲基嘧啶。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述輻照處理的劑量為0.2kGy-5kGy。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于:所述伽馬射線由6tlCo或137Cs發(fā)射。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法 ，其特征在于:所述高能電子束由電子加速器產(chǎn)生。
【文檔編號(hào)】C02F1/48GK103482733SQ201310379118
【公開日】2014年1月1日 申請(qǐng)日期:2013年8月27日 優(yōu)先權(quán)日:2013年8月27日
【發(fā)明者】王建龍, 劉元坤 申請(qǐng)人:清華大學(xué)