[發(fā)明專利]一種利用強(qiáng)化吸附及低電壓降解協(xié)同去除水體中內(nèi)源甾體雌激素的方法

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• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201510770983.1
• 申請(qǐng)日: 2015-11-11
• 公開（公告）號(hào): CN105600885A
• 公開（公告）日: 2016-05-25
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 袁守軍;朱敏杰;馮景偉;王偉;胡真虎
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 合肥工業(yè)大學(xué)
• 主分類號(hào): C02F1/469
• 分類號(hào): C02F1/469;C02F101/34
• 代理公司: 安徽省合肥新安專利代理有限責(zé)任公司 34101
• 代理人: 喬恒婷

本發(fā)明公開了一種利用強(qiáng)化吸附及低電壓降解協(xié)同去除水體中內(nèi)源甾體雌激素的方法，在水體中設(shè)置電極(陽極為石墨電極，陰極為鈦電極)，并加載低電壓，為水中的內(nèi)源甾體雌激素提供額外的電子受體，促進(jìn)雌激素向石墨電極遷移，強(qiáng)化石墨電極對(duì)甾體雌激素的吸附；當(dāng)石墨電極鈍化時(shí)，向反應(yīng)體系加載較高電壓，使石墨電極上吸附的甾體雌激素絡(luò)合物得以礦化，實(shí)現(xiàn)石墨電極的原位修復(fù)。這種協(xié)同處理方法實(shí)現(xiàn)了對(duì)內(nèi)源甾體雌激素的快速、持續(xù)性去除，解決了水中內(nèi)源甾體雌激素去除困難、降解緩慢的難題。

一、技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種去除水中內(nèi)源甾體雌激素的方法，具體的說是一種利用強(qiáng)化吸附及低電壓降解協(xié)同去除水體中內(nèi)源甾體雌激素的方法。該方法很好的解決了水體中甾體雌激素去除困難、降解緩慢的難題，減少了甾體雌激素對(duì)環(huán)境和人類健康的危害。本發(fā)明含雌激素水體修復(fù)技術(shù)領(lǐng)域。

二、背景技術(shù)

甾體雌激素是典型的內(nèi)分泌干擾物，水中納克/升級(jí)的甾體雌激素即表現(xiàn)出較強(qiáng)的生態(tài)和遺傳毒性，造成男性不育、女性生殖器官腫瘤、兒童早熟，野生動(dòng)物繁殖能力降低等問題。甾體雌激素可以分為兩大類：天然雌激素和人工合成雌激素。天然雌激素又稱為內(nèi)源甾體雌激素，是指動(dòng)物和人體內(nèi)天然存在的雌激素，主要包括有17β雌二醇、17α雌二醇、雌酮和雌三醇，其中又以17β雌二醇含量最多、雌激素作用最強(qiáng)。

污水處理廠的出水和畜禽的排泄物是環(huán)境中內(nèi)源甾體雌激素的兩大主要來源。污水處理廠現(xiàn)有的常規(guī)處理工藝對(duì)雌激素的去除效率不高，污水廠尾水中殘留的甾體雌激素進(jìn)入地表水后，在自然條件下，不能有效、快速降解；研究資料表明，雌激素進(jìn)入水體后，特別是在水體中下部的厭氧環(huán)境中，經(jīng)過200-300天，甾體雌激素?zé)o明顯的降解。

目前，去除雌激素的方法主要有活性污泥法、臭氧氧化法、高錳(鐵)酸鉀氧化法、光催化氧化法、電氧化-臭氧協(xié)同法等，這些方法對(duì)生活污水、制藥廢水、畜禽養(yǎng)殖廢水等污廢水中雌激素的去除表現(xiàn)出了較好的效果；但在地表水體的凈化及修復(fù)中，則因操作條件、能耗、運(yùn)行成本等問題，這些方法不能被廣泛采用。因此，高效、低耗的去除水體中甾體雌激素方法的研發(fā)則成為關(guān)注的焦點(diǎn)。

三、發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的是針對(duì)水體中甾體雌激素濃度高、危害大、自然降解率低等問題，旨在提供一種利用強(qiáng)化吸附及低電壓降解協(xié)同去除水體中內(nèi)源甾體雌激素的方法，實(shí)現(xiàn)對(duì)水體中內(nèi)源甾體雌激素的快速、持續(xù)性去除，解決了水中內(nèi)源甾體雌激素去除困難、降解緩慢的難題。本方法反應(yīng)周期較短，成本低，減少了內(nèi)源甾體雌激素對(duì)環(huán)境和人類健康的危害。

本發(fā)明利用強(qiáng)化吸附及低電壓降解協(xié)同去除水體中內(nèi)源甾體雌激素的方法，包括如下步驟：

(1)在含有內(nèi)源甾體雌激素的水體中插入電極，陽極為石墨電極，陰極為鈦電極，電極間距5-100cm，進(jìn)一步優(yōu)選為5-20cm；

(2)利用直流電源，向體系中加低電壓，電壓范圍0.5-1.0V，反應(yīng)時(shí)間3-10天，實(shí)現(xiàn)水體中雌激素的強(qiáng)化吸附；

(3)當(dāng)水體中內(nèi)源甾體雌激素的濃度小于0.1mg/L時(shí)，利用直流電源，向體系中加高電壓，電壓范圍2.5-5.0V，反應(yīng)時(shí)間為3-8小時(shí)，實(shí)現(xiàn)石墨電極的原位修復(fù)及體系持續(xù)去除甾體雌激素的能力。

步驟(1)水體中內(nèi)源甾體雌激素的濃度≤2mg/L，水體pH值為6.0-8.0，溫度為5-30℃。

步驟(3)中所述高電壓的電壓范圍優(yōu)選為3.0-4.0V。

本發(fā)明相比現(xiàn)有技術(shù)具有的有益效果：

本發(fā)明提供一種全新的去除水體中雌激素的方法，具體的說，就是在水中先引入外加低電壓，提供額外電子受體，使甾體雌激素被吸附到石墨電極上，在石墨電極上形成甾體雌激素絡(luò)合物，當(dāng)水中檢測(cè)不到雌激素時(shí)，向反應(yīng)體系加載較高電壓，使得石墨電極上的甾體雌激素絡(luò)合物得以礦化，實(shí)現(xiàn)電極的原位修復(fù)，恢復(fù)系統(tǒng)對(duì)甾體雌激素的持續(xù)去除能力。