一种光电生物芬顿反应器及其制备工艺、利巴韦林废水处理工艺制造技术

本发明专利技术涉及一种光电生物芬顿反应器及其制备工艺、利巴韦林废水处理工艺，属于污水净化与废水资源化利用技术领域。制备工艺如下：1、制备S

【技术实现步骤摘要】
一种光电生物芬顿反应器及其制备工艺、利巴韦林废水处理工艺


[0001]本专利技术涉及一种光生物电芬顿反应器及其制备工艺、应用，属于污水净化与废水资源化利用


技术介绍

[0002]自新型冠状病毒(COVID
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19)爆发以来，世界进入了严峻而充满挑战的时期。COVID
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19的流行对人们的健康造成了极大的危害。根据COVID
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19诊疗方案，利巴韦林等抗病毒药物广泛用于COVID
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19的治疗。COVID
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19期间大规模使用利巴韦林导致废水中利巴韦林的浓度大幅增加，尤其是制药厂废水和医院废水中。利巴韦林对人类健康和生态有巨大影响。使用人类诱导的多能干细胞进行的体外生物测定表明，利巴韦林可能导致DNA损伤和活性氧的积累。大量的抗病毒药物及其代谢物释放到环境水域中，会导致野生动物出现耐药病毒株，其体内的病毒可能通过快速突变产生耐药性。
[0003]利巴韦林废水属于难降解废水。传统的难降解有机物废水多采用普通的气浮，吸附，过滤，臭氧氧化，氯化法，微电解等方法，这些工艺普遍存在处理效率低下，成本较高等缺点。
[0004]因此，亟需出现一种能解决上述技术问题的利巴韦林废水净化设备。

技术实现思路

[0005]本专利技术针对上述现有技术存在的不足，提供一种新型的光电生物芬顿反应器及其制备工艺、应用，本专利技术的处理工艺，实现了利巴韦林的有效去除，使难降解的利巴韦林废水得到有效的处理和回收。
[0006]为实现上述目的，本专利技术提供如下技术方案：
[0007]本专利技术的目的之一是提供一种高效处理利巴韦林抗生素废水的光电生物芬顿反应装置，包括阴极室1及阳极室2，其特殊之处在于：阴极室1内使用 S
‑
MFO电极3作为阴极，阳极室2内使用碳刷4作为阳极，阳极室2内还填充有用于提供微生物附着点的活性炭生物电极9，阴极室1及阳极室2通过质子交换膜10隔开,S
‑
MFO电极3及碳刷4由导线5进行连接，并串联一个外接电阻6，在阴极室1上方设有用于模拟太阳光的氙灯7，阴极室1内设有用于提供氧气的曝气泵8。
[0008]本专利技术的目的之二是提供一种光电生物芬顿反应装置的制备工艺，其特殊之处在于包括以下步骤：
[0009]1)制备S
‑
MFO颗粒
[0010]将1.69g的MnSO4·
H2O、5.56g的FeSO4·
7H2O、4.936g的Na2S2O3放入50ml 去离子水中搅拌均匀后倒入含有3.78g的50mL草酸水溶液中，水浴60
‑
80℃加热20分钟，生成的橙色沉淀物洗涤后烘干；
[0011]优选的，所述生成的橙色沉淀物经去离子水和乙醇分别洗涤三遍，放入烘箱中60
度烘干；
[0012]2)制备S
‑
MFO阴极
[0013]将步骤1)制备好的S
‑
MFO颗粒，加入PVDF，PVP,DMF，其中S
‑
MFO颗粒、 PVDF、PVP、DMF的质量比分别是20％：5％：3％：72％，将溶液搅拌均匀后得到 S
‑
MFO溶液，将碳毡放入制备好的S
‑
MFO溶液中，碳毡充分吸收S
‑
MFO溶液后，将吸收充分的碳毡放入管式炉中，500℃烧制2小时，最终获得S
‑
MFO电极3；
[0014]优选的，所述溶液搅拌均匀是将溶液放置于磁力搅拌器上搅拌12小时；
[0015]3)产电微生物阳极的培养
[0016]将厌氧污泥与活性炭混合培养一周，使微生物完全附着在活性炭表面，培养期间加入人工配置的营养基，得到活性炭生物电极；
[0017]4)微生物阳极的运行
[0018]将活性炭生物电极放入反应装置的阳极室2中，并插入碳刷4作为阳极电极，同时继续加入步骤3)的营养基；
[0019]5)用导线5连接S
‑
MFO电极3及碳刷4，并外接电阻形成闭合回路，S
‑
MFO 电极3下面放入曝气泵8来提供芬顿反应中所需要的氧气，阴极室1上方用氙灯7照射模拟可见光。
[0020]本专利技术的目的之三是提供一种利用光电生物芬顿反应器处理利巴韦林抗生素废水的工艺，其特殊之处在于包括以下步骤：
[0021]1)利巴韦林废水从进水口通入调节池中，往调节池加入0.5mol/L H2SO4调节废水pH值至3，并投加0.5mol/L的Na2SO4作为光生物电芬顿反应的电解质，以提高利巴韦林废水的导电性能；
[0022]2)经步骤1)处理后的利巴韦林废水加入到光生物电芬顿反应装置的阴极室1中，利巴韦林废水没过S
‑
MFO电极3，并在光生物电芬顿阴极室上方用氙灯7模拟可见光照射，进行氧化还原反应；
[0023]3)在可见光照射下及微生物提供的电场作用情况下，阴极产生的H2O2与阴极溶液中的Fe
2+
发生反应生成具有强氧化性能和非选择性的
·
OH，对利巴韦林进行开环和断裂作用，从而对利巴韦林废水进行有效处理和回收。
[0024]本专利技术采用改良完善后的光生物电芬顿技术处理利巴韦林废水，不需要额外添加电源，通过电化学作用及可见光照射，阴极室产生的H2O2和溶液中存在的Fe
2+
，两者相互反应生成
·
OH，具有很强的氧化性能和非选择性，可以处理多种难降解的有机污染物。本专利技术引入产电微生物作为阳极，为芬顿反应提供所需要的电能。也引入可见光(氙灯)作为能源，催化污染物的降解，不仅可以提高氧化还原性能，污染物的降解效率，还节约了能源消耗，降低了成本。
[0025]本专利技术的有益效果如下：
[0026]1、S
‑
MFO电极具有较大的比表面积，活性位点多，低成本，易于制备；
[0027]2、S
‑
MFO电极具有可持续利用性，能够重复多次实现污染物的高效降解；
[0028]3、与传统难降解有机污染废水方法相比，本实验在可见光照射下，利用产电微生物耦合芬顿体系，在阴极室产生H2O2与溶液中Fe
2+
反应生成
·
OH 来降解利巴韦林难降解有机污染物质。
[0029]4、本实验在阴极室上方放置氙灯模拟可见光，提高了反应的氧化还原性能，显著
提高芬顿产生H2O2和
·
OH的活性。
[0030]综上所述，本专利技术的光生物电芬顿反应器有效的提高了利巴韦林的降解效率，有效的回收利用了利巴韦林废水。
附图说明
[0031]图1为S
‑
MFO阴极的循环伏安图；
[0032]图中：横坐标表示电压，单位v，纵坐标表示电流，单位A，扫描速率0.01V/s，于1mol/L Na2SO4中扫描循环伏本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种光电生物芬顿反应装置，包括阴极室及阳极室，其特征在于：阴极室内使用S
‑
MFO电极作为阴极，阳极室内使用碳刷作为阳极，阳极室内还填充有用于提供微生物附着点的活性炭生物电极，阴极室及阳极室通过质子交换膜隔开,S
‑
MFO电极及碳刷由导线进行连接，并串联一个外接电阻，在阴极室上方设有用于模拟太阳光的氙灯，阴极室内设有用于提供氧气的曝气泵。2.按照权利要求1所述的一种光电生物芬顿反应装置的制备工艺，其特征在于包括以下步骤：1)制备S
‑
MFO颗粒将1.69g的MnSO4·
H2O、5.56g的FeSO4·
7H2O、4.936g的Na2S2O3放入50ml去离子水中搅拌均匀后倒入含有3.78g的50mL草酸水溶液中，水浴60
‑
80℃加热20分钟，生成的橙色沉淀物洗涤后烘干；2)制备S
‑
MFO阴极将步骤1)制备好的S
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MFO颗粒，加入PVDF，PVP,DMF，其中S
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MFO颗粒、PVDF、PVP、DMF的质量比分别是20％：5％：3％：72％，将溶液搅拌均匀后得到S
‑
MFO溶液，将碳毡放入制备好的S
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MFO溶液中，碳毡充分吸收S
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MFO溶液后，将吸收充分的碳毡放入管式炉中，500℃烧制2小时，最终获得S
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MFO电极；3)产电微生物阳极的培养将厌氧污泥与活性炭混合培养一周，使微生物完全附着在活...

【专利技术属性】
技术研发人员：王红波，刘雨婷，高常飞，
申请(专利权)人：烟台大学，
类型：发明
国别省市：