[發(fā)明專利]一種利用含鎘廢水光催化降解環(huán)丙沙星的方法

在審

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201710525405.0
• 申請(qǐng)日: 2017-06-30
• 公開（公告）號(hào): CN107352616A
• 公開（公告）日: 2017-11-17
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 李青竹;彭兵;高夢(mèng)思;閔小波;楊志輝;劉恢;王海鷹;楊衛(wèi)春
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 中南大學(xué)
• 主分類號(hào): C02F1/30
• 分類號(hào): C02F1/30;C02F101/36;C02F101/38;C02F101/34
• 代理公司: 北京路浩知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司11002
• 代理人: 王瑩,吳歡燕

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于環(huán)境工程技術(shù)領(lǐng)域，涉及含鎘廢水的回收利用，具體涉及一種利用含鎘廢水光催化降解環(huán)丙沙星的方法。

背景技術(shù)

環(huán)丙沙星(CIP)屬于喹諾酮類抗菌藥物，對(duì)革蘭氏陽性及陰性菌均有很好的抗菌活性，廣泛用于人類及動(dòng)物疾病的治療。隨著分析檢測(cè)方法的不斷改進(jìn)，人們發(fā)現(xiàn)環(huán)丙沙星廣泛存在于地下水、地表水、土壤等環(huán)境介質(zhì)中。作為一種廣譜抗生素，環(huán)丙沙星在環(huán)境中的存在，對(duì)非目標(biāo)微生物將產(chǎn)生一定的毒性。

研究表明，環(huán)丙沙星較難被微生物降解，且不能被常規(guī)水處理工藝有效去除。目前，國(guó)內(nèi)外用于CIP等抗生素的降解技術(shù)主要包括高錳酸鉀氧化法、TiO₂光催化降解法、臭氧氧化法和電化學(xué)法等，其中光催化降解法以其高效、無二次污染等優(yōu)點(diǎn)被廣泛關(guān)注，其中，CdS納米材料由于具有良好的光催化活性，廣泛應(yīng)用于光催化降解廢水中的有機(jī)污染物。但是如何直接利用處理含鎘廢水產(chǎn)生的污泥作為光催化劑，吸附光催化降解環(huán)丙沙星方面的研究尚未見報(bào)道。

綜上所述，開發(fā)一種利用含鎘廢水光催化降解環(huán)丙沙星的方法，一方面實(shí)現(xiàn)對(duì)含鎘廢水的處理，另一方面對(duì)處理過程產(chǎn)生的污泥直接實(shí)現(xiàn)資源化利用，是本領(lǐng)域亟待解決的技術(shù)難題。

發(fā)明內(nèi)容

針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)存在的不足，本發(fā)明提供了一種利用含鎘廢水光催化降解環(huán)丙沙星的方法。

為達(dá)到上述目的，本發(fā)明采用以下技術(shù)方案：

一種利用含鎘廢水光催化降解環(huán)丙沙星的方法，包括以下步驟：S1、將含鎘廢水和硫化鈉溶液按比例分開且同時(shí)加入到含有二氧化鈦晶種的底液中，調(diào)節(jié)pH值為3.0-7.5，常溫反應(yīng)，分離得到沉淀；S2、取步驟S1中制得的沉淀，將其加入到環(huán)丙沙星溶液中，攪拌，在光照射下進(jìn)行光催化降解反應(yīng)。

通過將含鎘廢水和硫化鈉溶液按比例分開且同時(shí)加入到含有二氧化鈦晶種的底液中，含鎘廢水和硫化鈉在二氧化鈦的催化下發(fā)生反應(yīng)，并在二氧化鈦晶種表面生成硫化鎘，從而形成硫化鎘-二氧化鈦納米復(fù)合物污泥，硫化鎘-二氧化鈦納米復(fù)合物具有良好的光催化性能，既能吸收紫外光，又能吸收可見光，光催化降解環(huán)丙沙星性能優(yōu)異。

在上述技術(shù)方案中，步驟S1中，所述底液中二氧化鈦晶種為銳鈦礦晶體結(jié)構(gòu)，且所述底液中二氧化鈦晶種含量為0.1-0.8g/L，優(yōu)選為0.15g/L。

在將含鎘廢水和硫化鈉溶液按比例分開且同時(shí)加入到含有二氧化鈦晶種的底液中發(fā)生反應(yīng)生產(chǎn)硫化鎘時(shí)，控制二氧化鈦晶種的晶體結(jié)構(gòu)和加入量，一方面是為了控制晶核的數(shù)目，避免爆發(fā)成核，促進(jìn)晶體的生長(zhǎng)，另一方面是為了改進(jìn)形成復(fù)合型污泥。二氧化鈦晶種的加入量太少，對(duì)晶體生長(zhǎng)的促進(jìn)效果不佳；二氧化鈦晶種的加入量太大，一方面，對(duì)復(fù)合型污泥中硫化鎘晶體的生長(zhǎng)不利，另一方面，對(duì)含鎘廢水來說是引入了一種新的雜質(zhì)。實(shí)驗(yàn)研究結(jié)果表明，當(dāng)二氧化鈦晶種加入量為0.15g/L時(shí)，含鎘廢水中鎘離子的去除率高達(dá)98％以上，且所得硫化鎘晶體的晶型較好。

在上述技術(shù)方案中，步驟S1中，所述pH值調(diào)節(jié)為4.5-7.5，優(yōu)選為5.0。

在上述鎘離子和硫離子的反應(yīng)過程中，不同pH值條件下含鎘廢水中鎘離子的去除率都在98％以上，然而，當(dāng)pH值<7時(shí)，隨著pH值的升高，硫化鎘顆粒的粒徑呈減小的趨勢(shì)，當(dāng)pH值>7時(shí)，增大pH，硫化鎘顆粒的粒徑呈增大的趨勢(shì)。此外，由于粒徑與其表面電位也有關(guān)，從反應(yīng)后溶液中形成的污泥的表面電位圖可看出，當(dāng)pH值為5時(shí)，硫化鎘顆粒的表面電位值最大，由于硫化鎘顆粒表面帶負(fù)電的雙電層電位使沉淀顆粒之間的排斥能較大，大大減輕或消除了硫化鎘顆粒發(fā)生團(tuán)聚和不均勻生長(zhǎng)現(xiàn)象。硫化鎘具有光催化性能，實(shí)驗(yàn)研究表明，為了在實(shí)際應(yīng)用中得到粒徑較小的硫化鎘顆粒，pH值的較佳范圍為4.5-7.5，優(yōu)選為5.0。

在上述技術(shù)方案中，步驟S1中，所述含鎘廢水和硫化鈉溶液的濃度分別為0.0005-0.0015mol/L和0.0010-0.0050mol/L，所述含鎘廢水和硫化鈉溶液的加入速率均為0.5-5.0ml/min。

優(yōu)選的，在上述技術(shù)方案中，步驟S1中，所述含鎘廢水和硫化鈉溶液的濃度分別為0.0010mol/L和0.0025mol/L，所述含鎘廢水和硫化鈉溶液的加入速率相同，且均為0.8-1.5ml/min。

在利用上述技術(shù)方案處理含鎘廢水生成硫化鎘顆粒中，控制含鎘廢水和硫化鈉溶液的濃度及其加入速率，是為了控制各反應(yīng)物的過飽和度，促進(jìn)各反應(yīng)物在進(jìn)料瞬間的有效接觸和混勻程度，避免爆發(fā)成核,從而促進(jìn)硫化鎘顆粒在二氧化鈦晶種表面的結(jié)晶和均勻長(zhǎng)大。