[發明專利]一種同步氧化還原降解水中二甲雙胍的光化學方法

在審

• 申請號: 202210140050.4
• 申請日: 2022-02-16
• 公開（公告）號: CN114455772A
• 公開（公告）日: 2022-05-10
• 發明（設計）人: 顧玉蓉;董紫君;朱祥波;姜成春;白雪
• 申請（專利權）人: 深圳職業技術學院
• 主分類號: C02F9/12
• 分類號: C02F9/12;C02F1/32;C02F1/70;C02F101/38
• 代理公司: 深圳市輝泓專利代理有限公司 44510
• 代理人: 郝思楠

本發明申請提供一種同步氧化還原降解水中二甲雙胍的光化學方法，包括以下步驟：1、反應溶液的配置：稱取一定量的二甲雙胍溶解于去離子水中，并在其中加入無水亞硫酸鈉，調節溶液初始pH至5?9，同時加入緩沖液，穩定反應過程中溶液的pH；2、將步驟1中配置好的反應溶液轉移至反應器中，使反應溶液處于攪拌狀態，并向反應器中曝空氣；3、打開紫外燈，反應開始并計時，在規定的時間取樣并利用高效液相色譜儀(HPLC)分析二甲雙胍的濃度。

技術領域

本發明申請涉及一種水體中微污染有機物二甲雙胍的降解方法，涉及水處理技術領域。

背景技術

二甲雙胍(Metformin，MET)是治療Ⅱ型糖尿病的常用口服藥物，在世界范圍內廣泛使用。MET無法被人體代謝，經患者口服之后，70％左右會以尿液或糞便形式排出體外，隨生活污水進入污水處理廠。由于MET分子量小、結構簡單、水溶性強，污水處理廠的常規工藝對MET去除效能有限。因此，污水處理廠出水中MET仍然具有較高的濃度水平，并且隨之進入環境水體中。毒理學研究表明，長時間曝露MET對水生生物存在一定的健康威脅，因此，迫切需要針對污廢水中的MET開發有效的降解技術。

目前，針對MET的降解技術主要包括UV/H₂O₂、UV/Fe²⁺/PMS、 UV/Fe²⁺/H₂O₂等基于紫外光的高級氧化處理方法。這些方法都在一定程度上使得常規工藝處理出水中的MET得到一定控制。然而，使用H₂O₂存在儲存運輸、水廠投加等方面的不便；PMS穩定性不佳，容易爆炸；鐵鹽的引入會導致鐵泥產生，增加污泥產量及處置成本。上述這些不足之處，都限制了MET的降解技術的進一步應用。

發明內容

鑒于此，本申請人從活化方式、環境影響、以及與污水處理廠現有工藝的銜接等方面考量，提出利用紫外/亞硫酸鹽(UV/SO₃^2-)方法強化去除MET 的思路。

目前，紫外/亞硫酸鹽體系主要利用其還原功能，還原性來自體系內產生的水合電子(e_aq^-，E₀＝-2.9V)，而體系中另一弱氧化劑亞硫酸鹽自由基 (SO₃·^-，E₀＝0.63V，pH＝7)一直沒有得到足夠重視(反應式1-2)。利用 SO₃·^-的關鍵是需要通過某種環境友好的方式使其轉化為具有更強氧化能力的硫酸鹽自由基(SO₄·^-，E₀＝2.5～3.1V)。申請人研究發現，分子氧可以充當觸發這一轉化的關鍵媒介(反應式3-4)。因此提出分子氧參與條件下利用紫外/ 亞硫酸鹽體系降解水環境中MET的新思路。此時，反應體系中既有還原性的 e_aq^-，又存在氧化性的SO₄·^-、SO₅·^-等，將實現MET的同步氧化還原降解。本方法所述原理的化學式如下：

SO₃^2-+hγ→SO₃·^-+e_aq^- (式1)

HSO₃^-+hγ→SO₃·^-+·H (式2)

SO₃·^-+O₂→SO₅·^- (式3)