史雅慧

摘 要：抗生素是一種治療疾病的不可缺少的藥物，主要可以治療人類以及其他動物的出現(xiàn)細菌感染的情況。但是，關(guān)于抗生素廢水降解，這方面的調(diào)查卻十分不被重視。 基于此，本文針對超生空化效應(yīng)降解抗生素廢水進行基本介紹，對影響超聲降解的主要因素進行探索， 著重介紹了超生空化效應(yīng)降解的具體問題和相關(guān)情況。

關(guān)鍵詞：超聲空化;降解;抗生素;因素

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2019.23.189

0 引言

自科學家在1928年發(fā)現(xiàn)，由青霉菌而誕生的青霉素以來，已經(jīng)開發(fā)和使用了100多種抗生素。有效保護地球上各種生物的健康。然而，制藥行業(yè)的一些素質(zhì)低下的工作人員，為了能夠獲得巨額利潤，并且缺乏合理的醫(yī)療技術(shù)和藥物管理的混亂等，使得青霉素在進行使用的時候經(jīng)常超過標準造成危害，甚至出現(xiàn)選擇使用的時候和實際要求出現(xiàn)型號差異。目前，很多抗生素類的藥物逐漸開始對人類以及周圍環(huán)境形成很大隱患，而且抗生素因為其自身特點十分穩(wěn)固且復雜，以及其自身帶有很大毒性，因此被自然環(huán)境進行微生物講解的時候十分困難。因此，一直以來很多科學家都在探索這方面的手段，出了無二次污染的超聲空化降解方法來進行抗生素降解，這種方法不僅對于抗生素，對于農(nóng)藥染料等有毒物質(zhì)，以及一些有機物廢料都能夠很有效的進行清潔。

1 影響超聲降解的主要因素

隨著我國科學技術(shù)發(fā)展的持續(xù)更新，對于超聲波相關(guān)探索更加有用。而且，和液體物質(zhì)有關(guān)系的超聲處理方法都是因為超聲空化來進行動力提供，超聲空化代表超聲波的時候液體物質(zhì)里面的氣泡出現(xiàn)快速，反復生長-閉合-破碎運動的情況，并且因此而產(chǎn)生的很多物理情況。因為超聲空化探索需要極高的專業(yè)知識，和很多學科有直接聯(lián)系，比如聲學，化學，光學和流體力學。在實際探索的時候，不能把空化效應(yīng)和機械效應(yīng)以及光電效應(yīng)進行隔離，因此對于超聲空化現(xiàn)象的探索十分不受追捧?？墒?，因為空化引起的物理，化學，生物等這些性質(zhì)有十分深入的理論和可以進行實際應(yīng)用的價值。比如，空化氣泡的破裂在空化周圍的非常小的空間中產(chǎn)生微噴射并輻射空化噪聲。由氣泡破裂產(chǎn)生的高溫和高壓可用于清潔，切割，破碎物體，改善材料的表面性質(zhì)，以及加強該過程。這些因素對超聲波中的成核，空化氣泡振動，生長和坍塌具有顯著影響。進而影響有機物的降解效果。

1.1 液體的溫度

當持續(xù)升溫的時候，液體物質(zhì)的蒸氣壓出現(xiàn)上升現(xiàn)象，空化效應(yīng)下降。雖然提高溫度有利于更快的化學反應(yīng)，但空化效應(yīng)的超聲波降解是因為？OH等自由基和高溫熱解等機理而出現(xiàn)。幾項實驗研究表明，超聲空化在溫度合理偏低的時候更容易使用，比如在室溫下。當超聲降解甲胺磷時，發(fā)現(xiàn)20至50℃之間的溫度控制對反應(yīng)速率幾乎沒有影響，這個現(xiàn)象的產(chǎn)生是因為在溫度偏高的時候液體物質(zhì)里的反應(yīng)加速，可是超聲空化的情況降低;在低溫下，反應(yīng)速率不如在高溫下高，但空化效應(yīng)比在高溫下更適合使用。

1.2 液體的pH值

pH值能夠使得物質(zhì)的物理和化學性質(zhì)出現(xiàn)很大的變化，使得溶液中有機物的有關(guān)情況出現(xiàn)差異，而且，會在一些情況下使得有機物超聲降解的效率出現(xiàn)偏差。通過超聲降解甲基橙廢水表現(xiàn)出pH對降解效果的影響。在使用超聲波且沒有pH（接近中性）調(diào)節(jié)的情況下，以及使用酸性物質(zhì)將值調(diào)整到2.8的溶液，進行超聲處理90分鐘，發(fā)現(xiàn)酸性條件下的脫色率顯著高于中性條件下的脫色率。這是因為甲基橙的分子結(jié)構(gòu)和顏色隨pH的變化而出現(xiàn)差異。在pH6.5時，甲基橙以偶氮結(jié)構(gòu)存在。

2 超聲空化效應(yīng)對有機物的降解

2.1 有機染料的降解

染料廢水在一般情況下排廢水量很多，色度濃，COD比較高，BOD比較少，有很多種元素組成，毒性十分激烈，在進行降解的時候十分不容易，是一種復雜的工業(yè)廢水。目前，很多科學家對于超聲空化降解進行了深入探索，尤其是對于染料廢水的降解，有很大的理論支撐，也應(yīng)用在實踐里。在進行實驗的時候，對三苯甲烷染料羅丹明B進行探索的時候，分析了超聲波功率，聲強和pH值的影響[1]。

2.2 農(nóng)藥的降解

農(nóng)藥廢水作為一個結(jié)構(gòu)十分復雜的廢棄溶液物質(zhì)，是幾乎無法進行傳統(tǒng)生物處理的物質(zhì)。科學家采金紅石型TiO2，在進行高溫活化之后作為催化劑，不同情況的甲基對硫磷超聲波降解的影響。結(jié)果表明：超聲波頻率為40kHz，催化劑用量為1000mg/L，溫度為20℃，輸出功率為50W.pH=5.00，60min超聲波輻射后，降解率可達到95%以上。

2.3 酚類的降解

含酚廢水是當今世界上最危險的工業(yè)廢水之一。從許多工業(yè)部門排出的廢水中含有酚類，例如天然氣，焦化，煉油，冶金，機械制造，玻璃，油漆等。在空氣和氬氣條件下超聲空化降解2-，3-和4-氯苯酚。結(jié)果發(fā)現(xiàn)，在空氣速率4.5-6.6mMmin-1和氬氣的速率為6.0-7.2mMmin-1時，降解初始階段100mM氯酚的降解速率符合一級反應(yīng)動力學。自由基清除劑t-BuOH可以有效地防止氯酚的超聲空化降解反應(yīng)，但反應(yīng)不能完全停止。

3 超聲空化效應(yīng)對抗生素廢水的降解探討

抗生素的化學性質(zhì)通常是穩(wěn)定的并且對普通微生物具有抑制作用。從上述綜述可以得出結(jié)論，超聲波在結(jié)構(gòu)降解和微生物抑制方面具有顯著優(yōu)勢。對超聲波降解抗生素廢水，提出以下幾點進行試驗：超聲空化效應(yīng)與TiO2，O3，零價鐵等其他技術(shù)相結(jié)合，提高了抗生素廢水的COD去除率，提高了處理效果。

4 結(jié)束語

超聲空化是一種十分值得探索的課題，其身為一門十分復雜的流體動力學領(lǐng)域的課題，對超聲空化進行深入探索，對其理論知識進行分析討論，能夠使得其機理情況被發(fā)掘出來，對于超生空化進行數(shù)據(jù)的記錄和計算，并且對其進行科學的實驗進行探索，能夠在很大程度上對其規(guī)律進行掌握使用。經(jīng)過大功率超聲出現(xiàn)很大發(fā)展，超聲空化已經(jīng)使得物理，化學，生物等多方面科技領(lǐng)域發(fā)展應(yīng)用。液體的超聲空化降解方法等將會受到更深入了解。

參考文獻：

[1]佚名.超聲空化技術(shù)在化工領(lǐng)域的應(yīng)用研究進展[J].應(yīng)用化工，2018，47（08）：203-207.

2018年山東省住房城鄉(xiāng)建設(shè)科技計劃項目，項目名稱：超聲空化降解水中抗生素的研究，項目編號：2018-K7-07