光-芬顿法降解抗生素废水

Degradationoftheantibioticamoxicillinbyphoto-Fentonprocess—Chemicalandtoxicologicalassessment——《WaterResearch》45（2011）1394-1402Fenton(芬顿)法简述芬顿反应是以亚铁离子为催化剂的一系列自由基反应。主要反应大致如下：这种氧化反应速率极快，在酸性条件下效率最高，在中性到强碱性条件下效率较低。Fenton法的类型Fenton法传统Fenton法电-Fenton法光-Fenton法光-Fenton法在紫外波长和近紫外波长的光辐射下，增强了Fenton试剂的氧化能力，大大促进Fenton和类Fenton体系中有机物的降解速度，还在一定程度上节约了过氧化氢的用量。光助Fenton氧化系统实际上为H2O2+Fe2+与H2O2+UV两种系统的结合技术优点1.可以降低Fe2+的用量，保持过氧化氢较高的利用率；2.紫外光和亚铁离子对过氧化氢的催化分解存在协同效应，过氧化氢的分解速率远大于亚铁离子或紫外光催化过氧化氢分解速率的简单加和．本文研究重点探究使用太阳光模拟器时，光-Fenton法降解阿莫西林。研究对比使用不同亚铁催化剂（硫酸亚铁与草酸亚铁）对反应的影响。通过LC-TOF-MS分析技术鉴别反应的中间产物。对反应的中间产物进行毒物学分析。抗生素废水的特点抗生素废水COD含量高SS含量高成分复杂，传统工艺难以降解实验部分水解、光解、光-Fenton实验中间产物化学分析中间产物毒物学分析实验部分：化学分析阿莫西林的浓度与中间产物通过液相色谱-飞行时间-质谱分析技术测得。阿莫西林的矿化度是通过评估TOC的降解确定的，使用的是ShimadzuTOC-5050A。反应过程中的产生的铵、羧化物与硝酸根离子的浓度是通过DionexDX-600离子色谱仪测定的。实验部分：中间产物的毒性分析结果与讨论：水解与光解上面的水解过程基于Nagele与Moritz的研究（2005)结果与讨论：光-Fenton实验草酸亚铁做为催化剂，对阿莫西林的氧化与矿化效率高于硫酸亚铁。用草酸亚铁作催化剂，对TOC的去除效率也高于用硫酸亚铁做催化剂。使用硫酸亚铁和草酸亚铁，对阿莫西林中氮的转化率没有差别。结果与讨论：光-Fenton实验使用硫酸亚铁作催化剂，毒性先降后升，表明形成了毒性超过阿莫西林的中间产物。使用草酸亚铁，中间产物表现出更强更稳定的生物毒性。结论与硫酸亚铁相比，使用草酸亚铁作为光-Fenton反应的催化剂能更快地降解阿莫西林。使用草酸亚铁，降解过程中会产生更多的具有生物毒性的中间产物。降解中间产物通过阿莫西林的苯甲酸环的水解，β－内酰胺环的打开和其他若干水解反应的步骤形成。是处理过程中毒性产生的原因。谢谢！