一种同时去除水中硫酸盐和氟苯尼考的方法技术

本发明专利技术公开了一种同时去除水中硫酸盐和氟苯尼考的方法，包括以下步骤：(1)在厌氧瓶中加入驯化好的硫酸盐还原菌硫酸盐基质，恒温震荡状态下进行通气反应；(2)将步骤(1)得到的菌液和硫酸盐基质添加到光电耦合微生物反应器的阴极室中，所述光电耦合微生物反应器的阳极液为5g/L的硫酸盐溶液；(3)将步骤(2)的反应器阳极置于紫外光源下进行光阳极产电；(4)向步骤(3)的反应器阴极室中加入氟苯尼考，在27℃和1.2V电压条件下培养一周，以去除硫酸盐和氟苯尼考。本发明专利技术在光电化学电池的基础上进行改良，在阴极添加微生物，搭建光电耦合微生物电解系统，光阳极产电与微生物降解技术联合可有效去除水中的硫酸盐和氟苯尼考，减轻体系生物毒性。毒性。毒性。

【技术实现步骤摘要】
一种同时去除水中硫酸盐和氟苯尼考的方法


[0001]本专利技术涉及水污染控制领域，具体涉及一种同时去除水中硫酸盐和氟苯尼考的方法。

技术介绍

[0002]抗生素是一种由微生物代谢产生的化学物质，可以抑制微生物的生长和活动。广泛应用于医疗、农业、畜牧业、水产养殖等行业中。但是传统的污水生物处理无法有效去除这些抗生素，且抗生素能被生物体代谢的部分十分有限，大部分的抗生素会以原药的形式排放到自然水体中从而造成污染。随着水环境中抗生素的迁移，目前在世界各地的地表水、地下水以及部分饮用水中都有各种抗生素被检出。环境中的抗生素会对动植物及人类产生诸多影响，例如对水生生物产生毒性、降低人体免疫力、促进抗性细菌和抗性基因的生成等，从而破坏生态平衡。
[0003]其中，氟苯尼考作为抗生素的一种，广泛应用于畜禽和水产养殖等领域。目前氟苯尼考在全球范围内的水体中频繁检出，其在环境中长期存在会诱导细菌耐药性，造成严重危害，因此对氟苯尼考的污染控制显得尤为重要。
[0004]目前对于抗生素的处理主要有物理化学法、生物法。其中，物理化学法虽然可有效降低污水中抗生素浓度，但会消耗大量电能、材料合成方式复杂，而且这些方法也只是通过羟基氧化或断键等途径将其转化成为毒性较小、仍然是比较稳定的复杂化合物，有的甚至在降解过程中会产生比原物质毒性更大的中间产物，由于最终无法矿化，这些降解产物并不能参与自然界的物质循环，并且这些复杂化合物在自然界中积累，不易被降解，形成二次污染。生物法通过使用植物和微生物(细菌、真菌、藻类)的生长代谢以及生物催化剂(酶)等来实现抗生素的去除。但有机污染物的生物降解需要电子供体(乙酸盐或氢)才能去除其灭菌活性，因此，由于相关的电子供体的限制，微生物在原位修复方面会存在一些局限性。
[0005]除抗生素以外，硫酸盐也是不可忽视的水体污染物之一。硫酸盐是硫元素在水体中最稳定的存在形态，这就使得硫酸盐废水可以长期稳定地存在于水体中，很难被自然净化消除。硫酸盐废水进入自然环境后会造成水体酸化、土壤板结、水生植物死亡等环境问题，影响生态系统的良性发展；此外，当硫酸盐经给水系统进入饮用水时还会通过抑制胃蛋白酶的活性造成人类消化系统疾病，对人类健康产生很大的威胁。
[0006]现有技术中缺乏在简单高效去除水中的氟苯尼考抗生素的同时，还可去除水中的硫酸盐，从而达到很好的净水效果的方法。

技术实现思路

[0007]为了解决上述技术问题，解决现有技术的不足，本专利技术的提供了一种同时去除水中硫酸盐和氟苯尼考的方法，利用光电耦合微生物电解系统的自养型生物阴极实现同时除水中硫酸盐和氟苯尼考，处理周期短、处理效果好，在光电化学电池的基础上进行改良，在阴极添加微生物，搭建光电耦合微生物电解系统。光阳极产电与微生物降解技术联合可有
效去除水中的硫酸盐和氟苯尼考，减轻体系生物毒性，其通过以下技术方案实现：一种同时除水中硫酸盐和氟苯尼考的方法，包括以下步骤：
[0008]一种同时除水中硫酸盐和氟苯尼考的方法，包括以下步骤：
[0009](1)在厌氧瓶中加入驯化好的硫酸盐还原菌硫酸盐基质，恒温震荡状态下进行通气反应；
[0010](2)将步骤(1)得到的菌液和硫酸盐基质添加到光电耦合微生物反应器的阴极室中，所述光电耦合微生物反应器的阳极液为5g/L的硫酸盐溶液；
[0011](3)将步骤(2)的反应器阳极置于紫外光源下进行光阳极产电；
[0012](4)向步骤(3)的反应器阴极室中加入氟苯尼考，在27℃和1.2V电压条件下培养一周，以去除硫酸盐和氟苯尼考。
[0013]在其中一个实施例中，步骤(2)中，所述菌液和硫酸盐基质的比例为1:1。
[0014]在其中一个实施例中，步骤(2)中，所述光电耦合微生物反应器的外加电压为1.2V；步骤(3)中，所述紫外光源的强度为13mW/cm 2，所述进行光阳极产电的反应时间为36小时。
[0015]在其中一个实施例中，所述步骤(1)具体包括：
[0016]1)向100ml厌氧瓶中加入驯化好的硫酸盐还原菌和硫酸盐基质；
[0017]2)每隔2天向厌氧瓶中通混合比例为1:4的H2‑
CO2混合气体,每隔4天将步骤1)的菌液用新鲜基质半替换；
[0018]所述厌氧瓶置于恒温振荡器中。
[0019]在其中一个实施例中，所述恒温振荡器的条件为30℃，180r/min。
[0020]在其中一个实施例中，步骤1)中所述驯化好的硫酸盐还原菌和硫酸盐基质的接入比例为1:10，步骤2)中通气时间为5min。
[0021]在其中一个实施例中，步骤(2)中，所述光电耦合微生物反应器采用以下步骤搭建：
[0022](a)用比例为1:1:1的水，丙酮和异丙醇的混合溶液超声清洗FTO导电玻璃并自然晾干；
[0023](b)将40mL纯水与40mL质量浓度为36.5％～38％的浓盐酸混合后加入反应釜聚四氟乙烯内衬，然后加入1.3mL钛酸丁酯；
[0024](c)将步骤(a)的FTO导电玻璃放入步骤(b)中的反应釜内衬，导电面朝上，盖好盖子后将反应釜转移至鼓风干燥箱；
[0025](d)用石墨纤维束编制碳刷，碳刷每股之间以钛丝连接并用钳子拧紧；
[0026](e)将步骤(d)的碳刷放在马弗炉中进行热处理；
[0027](f)搭建反应器，阳极电极为步骤(c)制备的涂覆有TiO2的FTO导电玻璃，阴极为步骤(e)制备的碳刷电极，两极室之间用阳离子交换膜隔开。
[0028]在其中一个实施例中，上述步骤(c)中，反应温度为150℃，反应时间为5h。
[0029]在其中一个实施例中，步骤(d)中，所述碳刷为16股，长4cm，宽3.5cm。
[0030]在其中一个实施例中，步骤(e)中，所述热处理条件为450℃，30min。
[0031]与现有技术相比，本专利技术具有以下有益效果：
[0032](1)本专利技术将二氧化钛作为光电材料，光电化学电池与自养型微生物电解池结合，
构建光电耦合微生物电解系统。光电化学电池可以将水的分解和太阳能的吸收结合成一个反应器，减少外部能源供应。自养型微生物电解池可以实现硫酸盐还原和有机物的降解。此外，二者结合构成的光电耦合微生物电解系统的阳极电解水产生的氧气中一部分会通过离子交换膜传递到阴极，使得生物阴极成为一个微氧环境，微氧环境使得好氧、厌氧和兼氧微生物可以共存于同一个体系，进而系统的微生物种类丰富，微生物之间可以相互作用，共同来完成有机物质的降解。因此光电耦合微生物电解系统处理受氟苯尼考污染的水，利于阴极上硫酸盐还原菌对硫酸盐和氟苯尼考进一步去除，克服现有技术的缺点，实现同时去除硫酸盐以及氟苯尼考的良好效果。
[0033](2)本专利技术处理周期短、处理效果好，对硫酸盐的去除率大于80％，氟苯尼考的去除率大于90％。
附图说明
[0034]图1为氟苯尼考浓度对反应电流的影响曲线图
[003本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种同时除水中硫酸盐和氟苯尼考的方法，包括以下步骤：(1)在厌氧瓶中加入驯化好的硫酸盐还原菌硫酸盐基质，恒温震荡状态下进行通气反应；(2)将步骤(1)得到的菌液和硫酸盐基质添加到光电耦合微生物反应器的阴极室中，所述光电耦合微生物反应器的阳极液为5g/L的硫酸盐溶液；(3)将步骤(2)的反应器阳极置于紫外光源下进行光阳极产电；(4)向步骤(3)的反应器阴极室中加入氟苯尼考，在27℃和1.2V电压条件下培养一周，以去除硫酸盐和氟苯尼考。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤(2)中，所述菌液和硫酸盐基质的比例为1:1。3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤(2)中，所述光电耦合微生物反应器的外加电压为1.2V；步骤(3)中，所述紫外光源的强度为13mW/cm2，所述进行光阳极产电的反应时间为36小时。4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述步骤(1)具体包括：1)向100ml厌氧瓶中加入驯化好的硫酸盐还原菌和硫酸盐基质；2)每隔2天向厌氧瓶中通混合比例为1:4的H2‑
CO2混合气体,每隔4天将步骤1)的菌液用新鲜基质半替换；所述厌氧瓶置于恒温振荡器中。5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述恒温振荡器的条件为30℃，180r/min。6.根据权利...

【专利技术属性】
技术研发人员：骆海萍，梁競文，刘广立，张仁铎，
申请(专利权)人：中山大学，
类型：发明
国别省市：