陳路平+王偉杰

摘 要：對(duì)UV/Fenton法處理二級(jí)出水中殘留的抗生素的去除效果進(jìn)行研究。主要考察H2O2、Fe2+、pH和UV等對(duì)去除效果的影響。結(jié)果表明，最佳的處理?xiàng)l件為28.00mmol/LH2O2，2.44mmol/LFe2+，3個(gè)15w紫外燈照射強(qiáng)度，酸性條件pH3.6，在反應(yīng)時(shí)間56min時(shí)，抗生素的去除率達(dá)到最佳值86.89%。

關(guān)鍵詞：UV/Fenton；二級(jí)出水；抗生素；高級(jí)氧化

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2017.16.264

以活性污泥法為主的城鎮(zhèn)污水廠對(duì)抗生素的處理效果并不理想，在污水廠出水中仍然攜帶大量抗生素[1]。這也是環(huán)境水體中抗生素的主要來(lái)源之一。雖然水體中抗生素的濃度較低，一般在ng/L～μg/L，但是長(zhǎng)期以往殘留的抗生素會(huì)對(duì)生物帶來(lái)嚴(yán)重的威脅[2]。因此，深度處理城市污水二級(jí)出水，降低廢水中抗生素的含量具有重要的現(xiàn)實(shí)意義。

高級(jí)氧化法處理難降解污染物質(zhì)有很好的效果，具有工藝簡(jiǎn)單、去除效果好、流程短易于操作等優(yōu)點(diǎn)[3]。本實(shí)驗(yàn)通過(guò)處理二級(jí)出水中典型抗生素（磺胺類(lèi)：磺胺嘧啶、甲氧芐啶、磺胺二甲氧嘧啶、磺胺二甲基嘧啶、磺胺甲基嘧啶、磺胺甲惡唑，喹諾酮類(lèi)：氟羅沙星、培氟沙星、依諾沙星、諾氟沙星、洛美沙星），研究UV/Fenton法氧化降解抗生素的去除效果及影響分析。

1 實(shí)驗(yàn)

1.1 廢水水樣

試驗(yàn)用水取自邯鄲某污水廠二級(jí)出水，水質(zhì)結(jié)果：pH7.3～7.9，TOC為5.26～10.59mg/L，COD為18.5～41.3mg/L，濁度為1.06～2.7NTU。

1.2 儀器與試劑

儀器：SB-C18高效液相色譜、真空泵、電子天平、DHG-9240烘箱、15w光催化紫外燈管。

試劑：過(guò)氧化氫（30%）、硫酸亞鐵、硫酸、氫氧化鈉、硫代硫酸鈉、色譜乙腈、色譜甲醇、色譜甲酸。

1.3 試驗(yàn)方法

水泵將污水廠原水抽入調(diào)配箱，用硫酸酸化水樣，并投入需要工況條件下的硫酸亞鐵濃度，攪拌均勻。開(kāi)啟反應(yīng)器中紫外燈，上部添加雙氧水，底部曝氣混合。運(yùn)行一段時(shí)間后，取1000ml水樣，迅速用硫代硫酸鈉溶液終止反應(yīng)。水樣前處理部分參照文獻(xiàn)[4]。

1.4 分析方法

11種液相色譜條件：流動(dòng)相為：甲醇（A）、乙腈（B）和0.1%甲酸水，流速0.8mL/min，柱溫30°C，進(jìn)樣量10μl，梯度洗脫程序：0-17min，15%-55% A，5-25%B；17-19min，55%-15% A，25-5%B；19-20min，15-15% A，5-5%B。色譜圖如圖1：

對(duì)應(yīng)藥物保留時(shí)間：磺胺嘧啶6.707min；甲氧芐啶6.87min；氟羅沙星7.411min；依諾沙星7.573min；培氟沙星7.728min；諾氟沙星7.89min；磺胺甲基嘧啶8.111min；洛美沙星8.56min；磺胺二甲基嘧啶9.33min；磺胺甲惡唑11.112min；磺胺二甲氧嘧啶13.577min。

2 結(jié)果與討論

2.1 過(guò)氧化氫投加量的影響

2個(gè)紫外燈照射強(qiáng)度，鐵離子濃度為2.44mmol/L，溶液pH為3.6，反應(yīng)時(shí)間56min時(shí)，通過(guò)改變雙氧水投加量考察對(duì)二級(jí)廢水中抗生素的去除影響。結(jié)果見(jiàn)圖2。

從圖2看出，H2O2濃度增大，廢水中抗生素去除率升高而后出現(xiàn)下降，這是因?yàn)榍捌贖2O2不足，產(chǎn)生OH·量少，后期H2O2投加量過(guò)高，導(dǎo)致H2O2與OH·發(fā)生內(nèi)耗反應(yīng)。當(dāng)H2O2為28mmol/L時(shí)，抗生素去除率最高，為80.14%。

2.2 鐵離子投加量的影響

運(yùn)行工況為紫外照射強(qiáng)度為2個(gè)工作紫外燈照射，初始pH為3.6，反應(yīng)時(shí)間56min，雙氧水濃度為28.00mmol/L時(shí)，通過(guò)改變鐵離子投加量考察對(duì)抗生素的去除率影響。結(jié)果見(jiàn)圖3。

從圖可以看出，隨著鐵離子投加量增大，抗生素去除率先增大后減小，這是因?yàn)楹笃阼F離子投加量過(guò)高，短時(shí)間內(nèi)催化雙氧水生成大量OH·，OH·之間碰撞發(fā)生內(nèi)耗，導(dǎo)致OH·含量降低。當(dāng)鐵離子2.44mmol/L時(shí)，抗生素去除率最佳，為80.71%。

2.3 溶液pH的影響

運(yùn)行工況為2個(gè)工作紫外燈照射強(qiáng)度，反應(yīng)時(shí)間56min，雙氧水濃度為28.00 mmol/L，鐵離子濃度為2.44 mmol/L時(shí)，通過(guò)改變二級(jí)出水pH考察對(duì)目標(biāo)抗生素的去除影響。結(jié)果見(jiàn)圖4。

從圖可以看出，當(dāng)pH為3.6時(shí)，去除率最高，達(dá)到81.96。在酸性條件下，去除率隨著pH降低和先增高后降低，這是因?yàn)閜H過(guò)低，溶液中H+濃度過(guò)高，抑制了OH·的產(chǎn)生，并且Fe3+不能順利的被還原為Fe2+，而pH過(guò)高會(huì)使Fe3+發(fā)生沉淀，減弱鐵離子的催化性能。

2.4 UV的影響

運(yùn)行工況為水樣初始pH3.6，反應(yīng)時(shí)間56min，雙氧水濃度為28 mmol/L，鐵離子濃度為2.44mmol/L時(shí)，通過(guò)改變紫外燈的工作個(gè)數(shù)調(diào)節(jié)紫外照射強(qiáng)度，考察對(duì)目標(biāo)物質(zhì)的去除率影響。結(jié)果見(jiàn)圖5。

在紫外—芬頓試劑氧化處理廢水中，二價(jià)鐵離子首先被氧化成三價(jià)鐵離子絡(luò)合羥基，三價(jià)鐵離子吸收紫外能量，分解為二價(jià)鐵離子和羥基，紫外光的照射，可以增加羥基自由基的濃度，降低目標(biāo)物質(zhì)的活化能，增強(qiáng)處理效果[5]。在紫外燈工作個(gè)數(shù)為3個(gè)時(shí)，效果最佳，目標(biāo)物質(zhì)的去除率為86.89%。

3 結(jié)論

利用UV/Fenton法降解二級(jí)出水中典型抗生素具有很好的效果，鐵離子來(lái)源豐富，雙氧水又隨時(shí)可用，且該方法簡(jiǎn)單、快速、有效，在難生化降解廢水處理領(lǐng)域有十分顯著的優(yōu)越性。本實(shí)驗(yàn)最佳處理?xiàng)l件為水樣初始pH3.6，反應(yīng)時(shí)間56min，雙氧水濃度為28 mmol/L，鐵離子濃度為2.44mmol/L時(shí)，3個(gè)紫外燈工作，抗生素最佳去除率為86.89%。

參考文獻(xiàn)：

[1]Gao L，Shi Y，Li W，et al.Occurrence of antibiotics in eight sewage treatment plants in Beijing，China.[J]. Chemosphere，2012，86（06）：665-71.

[2]胡洪營(yíng)，王超，郭美婷.藥品和個(gè)人護(hù)理用品（PPCPs）對(duì)環(huán)境的污染現(xiàn)狀與研究進(jìn)展[J].生態(tài)環(huán)境學(xué)報(bào)，2005，14（06）：947-952.

[3]Ertugay N，Acar F N.Removal of COD and color from Direct Blue 71 azo dye wastewater by Fentons oxidation： Kinetic study[J].Arabian Journal of Chemistry，2017（10）：S1158-S1163.

[4]王釗.藥物活性物質(zhì)在污水處理廠的分布與控制技術(shù)研究[D]. 河北工程大學(xué)，2015.

[5]謝成，晏波，韋朝海等.焦化廢水Fenton氧化預(yù)處理過(guò)程中主要有機(jī)污染物的去除[J].環(huán)境科學(xué)學(xué)報(bào)，2007，27（07）：1101-1106.

基金項(xiàng)目： 河北省自然科學(xué)基金項(xiàng)目（E080402）

作者簡(jiǎn)介：陳路平（1989-），男，碩士，主要從事水處理技術(shù)的研究。endprint