【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及一种太阳光驱动的界面热-类芬顿氧化联用同步去除抗生素耐药菌及耐药基因的方法，属于抗生素废水处理的化学及环境。
技术介绍
1、随着抗生素在医疗、畜牧业和水产养殖等领域的广泛应用，抗生素残留物以及因其产生的抗生素耐药细菌(arb)和抗生素耐药基因(args)对生态环境的威胁已经成为全球性问题。抗生素废水主要来源于制药厂、医院排放以及生活污水等，这些废水如若没有经有效处理就排放到环境中，不仅会污染水体，还会导致抗生素耐药菌的传播和抗生素耐药基因的水平转移，从而加剧抗生素耐药性和“超级细菌”的产生。目前，传统的处理抗生素废水的技术工艺主要包括物理法、化学法、生物法等。物理法通过吸附、膜分离等物理过程能够有效去除水中一定量的抗生素，但对于抗生素耐药菌和抗生素耐药基因的去除效果十分有限。物理法虽然能够去除一部分耐药菌，但对生物膜或细胞内部的耐药基因去除效果不佳。化学法如高级氧化过程(aops)、臭氧化等虽然能够破坏抗生素分子结构，氧化剂处理细菌胞外的耐药基因去除效率较高，但仍很难与内部的耐药基因有效接触，所以处理耐药菌和耐药基因需要在高剂量化学试剂条件下才可以达到较好的灭活降解效果。生物法如活性污泥法、生物滤池法等则利用微生物生理过程降解抗生素效率稳定，但存在处理周期长、前期准备复杂、可能产生新的耐药性等问题。因此，开发一种能够高效去除抗生素废水中抗生素耐药菌和抗生素耐药基因的方法，对于解决当前抗生素废水处理中存在的问题具有重要意义。
2、光热杀菌技术是一种利用光热效应来杀灭微生物的技术。通过将目标物体暴露在光源下
3、综上，针对现有光热杀菌技术和芬顿处理工艺的缺点，亟需发展新型技术来克服这些不足，从而提高处理arb和args的处理效率和节约处理成本。
技术实现思路
1、针对现有技术的不足，本专利技术提供一种太阳光驱动的界面热-类芬顿氧化联用同步去除抗生素耐药菌及耐药基因的方法。
2、本专利技术是通过如下技术方案实现的
3、一种太阳光驱动的界面热-类芬顿氧化联用同步去除抗生素耐药菌及耐药基因的方法，包括步骤如下：
4、(1)将负载有炭黑复合光热材料的光热薄膜置于光热消毒反应器中，通过进水口向光热消毒反应器中通入抗生素耐药菌废水，加入h2o2溶液使反应体系浓度控制在10～100mmol/l，充分搅拌均匀；
5、(2)在负载有炭黑复合光热材料的光热薄膜的上方布置氙灯光源，打开氙灯光源，对光热薄膜进行预热，密封光热消毒反应器，在重力作用下废水通过光热薄膜，过膜过程中不断进行光热-类芬顿氧化消毒处理，同步去除抗生素耐药菌及耐药基因，处理后的废水汇集至液体收集柱，通过出液口排出。
6、根据本专利技术优选的，步骤(1)中，负载有炭黑复合光热材料的光热薄膜是通过如下方法制得：
7、将炭黑复合光热材料粉末和十二烷基苯磺酸钠以1:10的质量比溶解在超纯水中并超声2小时获得混合溶液a，向混合溶液中加入聚乙烯醇溶液，使炭黑复合光热材料粉末与pva的质量比为2:1，然后超声1小时混合均匀，使用超滤设备将超声后的混合溶液b沉积到0.45μm的ptfe微滤膜上，60℃真空干燥箱中干燥40min，自然干燥12h，用超纯水将薄膜冲洗，除膜上的化学残留物，得到负载有炭黑复合光热材料的光热薄膜。
8、根据本专利技术优选的，聚乙烯醇溶液的体积浓度为2％。
9、根据本专利技术优选的，所述的炭黑复合光热材料为fe/mn/炭黑复合光热材料。
10、根据本专利技术优选的，fe/mn/炭黑复合光热材料是按如下方法制得：
11、向50ml的乙二醇溶液中加入1-5g的fecl3·6h2o、1-5g mncl2·4h2o，和3-6g炭黑粉末混合搅拌60min，将得到的混合物转移到聚四氟乙烯内衬的不锈钢高压釜中，放置在200℃的烘箱内加热15h，加热结束后离心收集沉淀物，并使用乙醇和去离子水各洗涤2次，然后于70℃下真空干燥20h，最后在n2氛围下中500℃煅烧2h，得到fe/mn/炭黑复合光热材料粉末。
12、根据本专利技术优选的，所述光热消毒反应器包括顶部开口的反应器本体，反应器本体的底部设置有支撑架，支撑架上设置有负载有炭黑复合光热材料的光热薄膜，光热薄膜的上部设置有氙灯光源，支撑架的下面设置有液体收集柱，液体收集柱通过通道与反应器本体侧壁上的出液口连通，光热薄膜上部反应器本体侧壁上设置有进液口，反应器本体开口处设置有石英玻璃盖。
13、根据本专利技术优选的，步骤(2)中，氙灯的功率为250-350w，波长为200～2000nm，并使用am 1.5g滤光片对太阳光谱进行校正。
14、根据本专利技术优选的，步骤(2)中，预热时间为10-30min。
15、根据本专利技术优选的，步骤(2)中，氙灯光源距离光热薄膜15-30cm。
16、与现有的技术相比，本专利技术的技术特点及优点：
17、1、本专利技术采用太阳光驱动的光热-类芬顿氧化联用工艺去除废水中抗生素耐药菌和抗生素耐药基因。由光热转换材料吸收光辐射转变成热辐射，通过在光热薄膜上产生的高温界面热效应处理抗生素耐药菌。高温界面热会导致细菌细胞膜结构局部升温，使得细菌膜脂质双层中的脂肪酸链发生一定程度的断裂，细胞膜通透性增加，造成的物理性破坏引起细菌外膜的结构受损，使得细菌膜的渗透性增加，从而破坏膜的完整性。高温还会导致膜上的蛋白质发生变性，使细菌失去正常的生理生化功能，从而导致细菌的失活。相比于单纯通过增加化学试剂剂量强化对膜结构的破坏，光热灭菌不会造成二次污染，可以有效地灭活细菌的同时减轻对环境的影响。
18、2、本专利技术的方法利用细菌受到热刺激时内部会被诱导产生活性氧物种(ros)的特点，协同外部热效应作用和类芬顿氧化进一步攻击和破坏细菌膜，加速内部难去除的耐药基因释放到外界环境，更快地与外部类芬顿反应产生的强氧化性自由基接触，使得耐药基因片段更快地被破坏与降解，提高类芬顿氧化的处理效率，从而减少芬顿试剂的用量和控制处理成本。
19、3、本专利技术的方法利用重力作用实现废水通过光本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种太阳光驱动的界面热-类芬顿氧化联用同步去除抗生素耐药菌及耐药基因的方法，包括步骤如下：
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤(1)中，负载有炭黑复合光热材料的光热薄膜是通过如下方法制得：
3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，聚乙烯醇溶液的体积浓度为2％。
4.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述的炭黑复合光热材料为Fe/Mn/炭黑复合光热材料。
5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，Fe/Mn/炭黑复合光热材料是按如下方法制得：
6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述光热消毒反应器包括顶部开口的反应器本体，反应器本体的底部设置有支撑架，支撑架上设置有负载有炭黑复合光热材料的光热薄膜，光热薄膜的上部设置有氙灯光源，支撑架的下面设置有液体收集柱，液体收集柱通过通道与反应器本体侧壁上的出液口连通，光热薄膜上部反应器本体侧壁上设置有进液口，反应器本体开口处设置有石英玻璃盖。
7.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤(2)中，氙灯的功率为250-350W，波长为200～2
8.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤(2)中，预热时间为10-30min。
9.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤(2)中，氙灯光源距离光热薄膜15-30cm。
...【技术特征摘要】
1.一种太阳光驱动的界面热-类芬顿氧化联用同步去除抗生素耐药菌及耐药基因的方法，包括步骤如下：
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤(1)中，负载有炭黑复合光热材料的光热薄膜是通过如下方法制得：
3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，聚乙烯醇溶液的体积浓度为2％。
4.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述的炭黑复合光热材料为fe/mn/炭黑复合光热材料。
5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，fe/mn/炭黑复合光热材料是按如下方法制得：
6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述光热消毒反应器包括顶部开口的反应器本体，反应器本体的底...
【专利技术属性】
技术研发人员：马德方，侯浩正，邹定莉，王燕，李倩，高悦，魏玮，何东林，
申请(专利权)人：山东大学，
类型：发明
国别省市：
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