[發(fā)明專利]一種去除水中抗生素抗性菌和/或抗生素抗性基因的方法及裝置

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• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202110798683.X
• 申請(qǐng)日: 2021-07-15
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN113620391A
• 公開(kāi)（公告）日: 2021-11-09
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 劉海;皮霜玉;王旸;趙玥斐;孫明英;陳達(dá)
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 暨南大學(xué)
• 主分類號(hào): C02F1/467
• 分類號(hào): C02F1/467;C02F1/461
• 代理公司: 廣州市華學(xué)知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司 44245
• 代理人: 陳文姬

本發(fā)明公開(kāi)了一種去除水中抗生素抗性菌和/或抗生素抗性基因的方法，以表面負(fù)載有四氧化三鈷納米線的電極為陰極，以表面負(fù)載有四氧化三鈷納米線為陽(yáng)極，在陰極、陽(yáng)極之間施加10?20V的直流電壓；使含有抗生素抗性菌和/或抗生素抗性基因的污水垂直流過(guò)陰極、陽(yáng)極的界面，利用陰極、陽(yáng)極界面的強(qiáng)電場(chǎng)效應(yīng)及電化學(xué)活性位點(diǎn)，去除水中抗生素抗性菌和/或抗生素抗性基因。本發(fā)明還公開(kāi)了實(shí)現(xiàn)上述方法的裝置。本發(fā)明能有效地去除水中抗生素抗性菌和抗生素抗性基因。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及污水處理領(lǐng)域，特別涉及一種去除水中抗生素抗性菌和/或抗生素抗性基因的方法及裝置。

背景技術(shù)

抗生素的應(yīng)用拯救了數(shù)以萬(wàn)計(jì)的生命，然而，隨著抗生素的大規(guī)模使用甚至濫用，所導(dǎo)致的細(xì)菌耐藥性增強(qiáng)以及抗性基因污染問(wèn)題，對(duì)人類健康和生態(tài)安全造成了極大的威脅。人類一旦感染耐藥性強(qiáng)的細(xì)菌如超級(jí)細(xì)菌后便很難治愈，死亡率極高。據(jù)報(bào)道，抗生素耐藥性問(wèn)題導(dǎo)致每年大約70萬(wàn)人死亡，并且死亡率逐年增加。因此，抗生素耐藥性極可能引發(fā)公共健康危機(jī)，其潛在危害不容忽視。如何高效地去除水中抗生素抗性菌(簡(jiǎn)稱ARB)和抗生素抗性基因(簡(jiǎn)稱ARGs)成為當(dāng)前研究重點(diǎn)。

目前，污水處理廠各級(jí)出水、醫(yī)療廢水、養(yǎng)殖廢水、地表水及地下水等均已檢測(cè)到抗生素耐藥性的污染，盡管ARB和ARGs尚未納入水處理控制指標(biāo)中，但是城市供水和污水處理工藝仍需考慮對(duì)抗生素耐藥性的控制。傳統(tǒng)消毒法(活性氯消毒、臭氧消毒和紫外線消毒)主要通過(guò)氧化作用破壞細(xì)胞結(jié)構(gòu)而滅活病原微生物，隨后氧化劑進(jìn)一步滲入菌體內(nèi)，實(shí)現(xiàn)胞內(nèi)ARGs的削減，然而，氧化劑在滲透過(guò)程中易與細(xì)胞膜和細(xì)胞質(zhì)反應(yīng)，導(dǎo)致氧化性劑利用率低、ARGs削減效率差等問(wèn)題。因此，常規(guī)水處理工藝并不能保證抗生素耐藥性方面的安全性。

發(fā)明內(nèi)容

為了克服現(xiàn)有技術(shù)的上述缺點(diǎn)與不足，本發(fā)明的目的在于提供一種去除水中抗生素抗性菌和/或抗生素抗性基因的方法，能高效、低耗地去除水中抗生素抗性菌和抗生素抗性基因。

本發(fā)明的另一目的在于提供一種實(shí)現(xiàn)上述去除水中抗生素抗性菌和/或抗生素抗性基因的方法的去除水中抗生素抗性菌和/或抗生素抗性基因的裝置。

本發(fā)明的目的通過(guò)以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)：

一種去除水中抗生素抗性菌和/或抗生素抗性基因的方法，以表面負(fù)載有四氧化三鈷納米線的電極為陰極，以表面負(fù)載有四氧化三鈷納米線的電極為陽(yáng)極，在陰極、陽(yáng)極之間施加10-20V的直流電壓；

使含有抗生素抗性菌和/或抗生素抗性基因的污水垂直流過(guò)陰極和陽(yáng)極的界面，利用陰極、陽(yáng)極界面的強(qiáng)電場(chǎng)效應(yīng)及電化學(xué)活性位點(diǎn)，去除水中抗生素抗性菌和/或抗生素抗性基因。

優(yōu)選的，所述含有抗生素抗性菌和/或抗生素抗性基因的污水的流速為0.5-5mL/min。

優(yōu)選的，所述陰極、陽(yáng)極之間的距離為0.3～0.8cm。

優(yōu)選的，所述含有抗生素抗性菌和/或抗生素抗性基因的污水自下而上，依次流過(guò)陰極、陽(yáng)極。

優(yōu)選的，所述表面負(fù)載有四氧化三鈷納米線的電極，具體為：

以金屬基多孔導(dǎo)電材料或碳基多孔導(dǎo)電材料為基體，基體表面負(fù)載四氧化三鈷納米線。

優(yōu)選的，所述碳基多孔導(dǎo)電材料為碳纖維氈或石墨烯海綿。

實(shí)現(xiàn)所述去除水中抗生素抗性菌和/或抗生素抗性基因的方法的去除水中抗生素抗性菌和/或抗生素抗性基因的裝置包括反應(yīng)器、陰極、陽(yáng)極；所述反應(yīng)器中設(shè)有陰極室和陽(yáng)極室；所述陰極、陽(yáng)極分別置于陰極室和陽(yáng)極室中；所述陰極、陽(yáng)極分別與直流電源連接。

優(yōu)選的，所述陰極室設(shè)于陽(yáng)極室的下方。

優(yōu)選的，所述的去除水中抗生素抗性菌和/或抗生素抗性基因的裝置還包括蠕動(dòng)泵；所述蠕動(dòng)泵與反應(yīng)器的入口連接；所述反應(yīng)器的入口位于反應(yīng)器的下方，與所述陰極室相連通。