一种淡水藻光化学降解水中环丙沙星的方法
【专利摘要】一种淡水藻光化学降解水中环丙沙星的方法，本发明通过利用淡水藻产生的羟自由基氧化降解水中环丙沙星。具体实施方法为：将待处理的废水循环通入反应器中，并在一定藻浓度和温度下，通气量为0.5L／min和pH值为6时，光辐射淡水藻产羟自由基物质降解环丙沙星，延长反应时间、降低环丙沙星浓度，可最终达到符合要求的外排水。
【专利说明】一种淡水藻光化学降解水中环丙沙星的方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种淡水藻光化学降解水中环丙沙星的方法，提供一种光化学生态法修复污染水体的技术。
【背景技术】
[0002]环丙沙星为合成的第三代喹诺酮类抗菌药物，具有广谱的抗菌活性，杀菌效果好。目前，环丙沙星不仅用于人类和动物的疾病预防，还被大量用作养殖业中的饲料添加剂以提高饲料利用率和性畜生长速度。环丙沙星在生物体内半衰期短(几到十几小时)、代谢率低(25% -75% )，部分环丙沙星以母体的形式从生物体排出，进入到水环境中，环丙沙星对水生态系统造成了潜在的危害。
[0003]藻是一类真核微生物，水生且能进行光合作用。藻在光作用中，细胞内叶绿素可产生水合电子与空穴，二者经系列反应后产生过氧化氢和分子氧，过氧化氢可形成羟自由基。因此，光引发淡水藻类产生的过氧化氢可为降解有机污染物、生态修复受污染水体开辟了新途径，鉴于此可利用淡水藻类作为催化媒介，光化学降解水环境中的磺胺药物，生态修复污染的水体，对水环境的保护具有十分深远的意义。
【发明内容】
[0004]本发明提供一种能够降解水中环丙沙星的方法，以实现环境友好、生态、高效的降解水中抗生素药物，适合处理含环丙沙星的废水。
[0005]本发明所述的一种淡水藻光化学降解水中环丙沙星的方法:
[0006]步骤I 一种光化学降解环丙沙星方法的装置，包括反应器、磁力搅拌器、气泵、控制系统、汞灯、储槽。
[0007]步骤2调节环丙沙星废水pH值，添加一定量的淡水藻，置于储槽中。
[0008]步骤3开启恒流泵，废水进入反应器中。开启水循环泵，保持石英夹套内水流动，恒定反应时的温度(25°C)。开启气泵，调节转子流量计，恒定于0.5L / min。
[0009]步骤4开启控制系统，设直反应时间，打开磁力揽祥器，揽祥废水，稳定l-2min后开启汞灯，开始进行藻类光化学降解环丙沙星反应。
[0010]步骤5待水中环丙沙星低于既定浓度时，停止反应。
[0011]与现有技术相比，本发明的优点:
[0012]1.淡水藻是一种河流、湖泊中较常见的生物，廉价易得，且不产生二次污染，是一种环境友好的光化学媒介。
[0013]2.60min内，藻浓度为2父109个藻细胞/ L时，环丙沙星降解率可以达到50 %以上。
[0014]3.处理后的水中因不含金属离子或金属化合物，无需二次处理，因此对受纳水体的水生微生物无影响。
[0015]4.本工艺可人工操作，也可实现半自动化和全自动化操作。【具体实施方式】
[0016] 储槽(长20cm，宽20cm，高15cm)中装3L的环丙沙星废水，pH值调节至6左右，添加一定数量的藻(2X109个藻细胞/ L)，开启恒流泵，使待处理废水进入反应器，流速为
0.3L / min。
[0017]步骤I开启循环水泵，保持石英反应器夹套水循环，循环水流速为IL / min，反应器内的水溶液维持在室温(25°C左右)。
[0018]步骤2开启气泵，调节与反应器连接的转子流量计，恒定于0.5L / min。
[0019]步骤3开启控制系统，开启磁力揽祥器揽祥废水，转速设直为100转/ min。
[0020]步骤4系统稳定l_2min后，开启反应器内的汞灯(功率为25W)，达到既定浓度后(60min内降解率达到50%以上)，关闭汞灯，停止搅拌、通气，然后关闭循环水泵开关，并关闭恒流泵。
[0021]下面对本发明做出更为详细地描述:
[0022]1.淡水藻光化学降解水中环丙沙星的方法
[0023]1.1淡水藻光化学降解效果的确定
[0024]20mg/L环丙沙星的对照实验可知:藻浓度在2 X 108个/ L且无光照时，60min后的环丙沙星的降解率远比藻浓度在2X IO8个/ L且有光照时的降解率低。所以，光照射淡水藻可快速降解环丙沙星。
[0025]1.2藻浓度的确定
[0026]藻浓度在2.0X106-2.0XlO9个/ L之间较为适宜。藻浓度与环丙沙星的光降解速率成正比，藻浓度愈高，产生的活性氧物质以及最后形成的腐殖质也愈多，环丙沙星的降解速率增加。但是，藻浓度过高时会影响到光的穿透性，不利于紫外光照射到藻细胞上，宜选泽2X IO9个/ L较为合适。
[0027]1.3pH 的确定
[0028]藻浓度为2 X IO9个/ L，环丙沙星水溶液pH分别在5、6、7时的降解率。实验结果表明在PH值6为时，环丙沙星在藻溶液中的降解率较高。在酸性条件下藻的活性较低，藻类生存最佳水环境的PH值是6至8。
[0029]1.4温度的确定
[0030]初步分析25°C藻生长最活跃，细胞内活性物质最多。当温度降低时，细胞生长受到抑制，活性降低；温度升高时，细胞生长受到抑制，活性降低，但当温度升到一定程度，部分藻细胞可能受到破坏，影响环丙沙星的降解率。
[0031]1.5底物浓度确定
[0032]经分析，初始浓度越低则环丙沙星的降解率越高，对于环丙沙星而言得到相同的结论。因此，宜选择低浓度环丙沙星废水进行降解反应。
[0033]1.6分析总结
[0034]综上实验结果，控制适宜的pH、藻浓度、温度和底物浓度，可以提高环丙沙星的降解速率，缩短反应时间，降低处理成本。
[0035]2装置参数的确定
[0036]淡水藻光化学降解环丙沙星的pH宜控制在6，藻浓度控制在2 X 109个/ L，温度控制在25℃，底物浓度20mg/L及以下。
【权利要求】
1.一种淡水藻光化学降解水中环丙沙星的方法，其特征在于将含有淡水藻的环丙沙星废水置于光化学反应器中并施加紫外光照，环丙沙星被光引发淡水藻形成的羟自由基所降解。
2.根据权利要求1淡水藻光化学降解环丙沙星的方法，其特征在于反应器水中淡水藻浓度须维持在一定的藻浓度，并通入空气。
3.根据权利要I淡水藻光化学降解环丙沙星的方法，其特征在于须有25W以上的紫外光照，紫外光激发藻及分泌物产生活性氧化物降解环丙沙星药物。
4.根据权利要求1淡水藻光化学降解环丙沙星的方法，其特征在于反应器中水体的温度须控制在25°C左右，水体pH控制在6，以保证淡水藻存活，产生羟自由基。
【文档编号】C02F3/32GK103951066SQ201410155177
【公开日】2014年7月30日 申请日期:2014年4月18日 优先权日:2014年4月18日
【发明者】张军伟, 姜盼盼 申请人:江南大学