《抗生素废水的超声空化效应降解的研究》由会员分享，可在线阅读，更多相关《抗生素废水的超声空化效应降解的研究（44页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、抗生素废水的超声空化效应降解的研究 单位代码:分类号:学 号:密级:话鸯、乒硕士学位论文抗生素废水的超声空化效应降解研究导师姓名国堡盐研究生姓名 塞壁茎环境工程学科、专业硕士 答辩时间 :塑申请学位级别学位授予单位代码年月日删 佃 肌, 肌删. ,.,原创性声明本人郑重声明:所呈交的硕士学位论文,是本人在导师的指导下,独立进行研究所取得的成果。除文中已经注明引用的内容外,本论文不包含其他个人或集体已经发表或撰写过的科研成果。对本文的研究做出重要贡献的个人和集体,均已在文中以明确方式标明。本人完全意识到本声明的法律责任由本人承担。日 期:论文作者签名: 丝砬。笸,墨勤匿整:关于学位论文使用授权的
2、声明本人完全了解济南大学有关保留、使用学位论文的规定,同意学校保留或向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版,允许论文被查阅和借鉴。本人授权济南大学可以将学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索,可以采用影印、缩印或其他复制手段保存论文或汇编本学位论文。保密论文在解密后应遵守此规定期:丝熊昼主论文作者签名:冀握整导师签名:壁盘缕日录目摘要.?.第一章文献综述?一.引言?.超声空化机理一.热点理论?.自由基反应理论.超临界氧化理论一.影响超声降解的主要因素?.液体物理参数的影响?.声场参数的影响一.反应时间的影响一.有机污染物的超声降解研究进展.不同有机污染物的超声降解?.超声与其它技
3、术的连用第二章盐酸左氧氟沙星的超声降解研究.引言?。.实验部分?.实验药品、仪器及设备.实验装置.实验过程及分析方法?.结果与讨论?.盐酸左氧氟沙星溶液的超声降解.超声功率的影响.溶液初始的影响?.初始浓度的影响.超声波对溶液可生化性的影响.本章小结?.第三章零价铁促进超声降解盐酸左氧氟沙星溶液.引言?.实验部分.实验药品、仪器及设备.实验装置.实验过程及分析方法.结果与讨论.零价铁的促进作用.动力学研究?.超声功率的影响.影响。.零价铁投加量的影响?.盐酸左氧氟沙星溶液在不同条件下可生化性的变化.本章小结第四章四氯化碳强化超声降解盐酸左氧氟沙星溶液?.引言? .实验部分?.实验药品、仪器及设
4、备.实验装置.实验过程及分析方法?.结果与讨论?.四氯化碳投加量的影响.超声功率的影响.的影响.初始浓度的影响.叔丁醇的影响?. .可生化性的提高?.本章小结第五章结论参考文献致谢附录攻读学位其间发表论文?摘要利用超声空化技术氧化水中难降解的有机污染物已经引起了国内外水处理专家的广泛关注。无论是单独超声波处理还是超声与其它水处理技术的联用,在处理废水中有毒难降解有机污染物方面,都具有独特的优势。本文以抗生素盐酸左氧氟沙星为研究对象,利用频率为的脉冲式超声波发生器,研究其超声降解情况。研究工作分为以下三个部分。超声降解盐酸左氧氟沙星溶液。在超声波作用下,对低浓度盐酸左氧氟沙星水溶液降解情况进行了
5、研究。室温下,对溶液值、反应时间、盐酸左氧氟沙星溶液的初始浓度以及超声功率对溶液化学需氧量去除率的影响进行了探讨。经过超声波辐射后,盐酸左氧氟沙星溶液的去除率最终可以达到.%,降解反应符合一级动力学,并且盐酸左氧氟沙星溶液的五日生化需氧量有了显著的增大,/的比值从增加到.,表明盐酸左氧氟沙星溶液的可生化性在超声波作用下得到了提高。由此可见,在对含有盐酸左氧氟沙星的废水进行生物处理之前利用超声空化效应进行预处理是可行的。零价铁促进超声波降解盐酸左氧氟沙星。对超声波、零价铁和超声波与零价铁联用/等体系对盐酸左氧氟沙星的降解规律进行了研究。考察了初始浓度、超声功率、零价铁投加量以及值对降解率的影响,
6、并研究了零价铁促进超声波降解盐酸左氧氟沙星的动力学。研究结果表明,零价铁对于超声空化降解盐酸左氧氟沙星溶液具有促进作用,且降解反应符合一级反应动力学模型,降解速率常数为.一。在该反应条件下,盐酸左氧氟沙星溶液的可生化性具有明显的提高,反应分钟后,溶液/从增加到.。四氯化碳强化超声空化效应降解盐酸左氧氟沙星。利用超声波降解盐酸左氧氟沙星溶液,研究了四氯化碳和降解反应抑制剂如叔丁醇对降解反应的影响,探讨了四氯化碳添加量、溶液初始值和初始浓度、超声功率等因素对于降解率的影响。实验结果表明,加入四氯化碳之后,由于大量含氯活性组分的生成,阻碍了?自由基与?的重新结合,使得盐酸左氧氟沙星的降解反应速率得以
7、明显的提高,并且任何浓度的叔丁醇都能够有效阻止降解反应的进行。并且,溶液明显增加,/的比值从增加到.,盐酸左氧氟沙星溶液的可生化性明显的提高,并且缩短了反应时间。抗十素废水的超声窄化效应降解研究关键词:抗生素;左氧氟沙星;超声空化效应;零价铁;四氯化碳 . . . . , . , . % ,. :/ ,.,. ,?。 ,。,?.塔 /., .,. . . .抗士素废水的超声窄化效应降解研究, ., ,. . ., . ,. , , ,济南大学硕士学位论文第一章文献综述.引言抗生素是用来治疗人类和动物细菌感染的一类药物,二十世纪年代青霉素问世以来,已有百余种抗生素被相继开发并使用,它们在治疗感染
8、性疾病方面发挥了巨大作用,为人类的健康提供了有效地保障。此外,在畜牧业和水产养殖业,抗生素也得到了广泛的应用,不但用来防治动物的感染性疾病,还可以作为抗菌生长促进剂加快动物的生长,促进了食品工业的发展。目前,抗生素在全球每年的用量已经超过万吨,每年在中国的用量也将近万吨。然而有些医药行业的人员为牟取暴利而不合理使用抗生素、抗生素的使用误区以及缺乏必要的药品管理及科学指导、畜牧水产养殖业为增产而大量使用抗生素等现象使得抗生素对人类和生态环境的负面作用也逐渐开始显现,并且由于其结构的稳定性和复杂性以及生物毒性大的特点难以在环境中被微生物降解。这些抗生素的污染问题不得不引起人们的引起人们的重视。制药
9、厂产生的抗生抗生素污染的来源总的来说可以概括为以下几个方面:素废水;进入人体和动物体内的抗生素,有%随代谢物排出后进入环境;居住区、医院、宾馆等人类居住场所消毒时所排出的含抗生素废水。由于抗生素的杀菌性,这么多抗生素进入环境后必将对将对水环境产生巨大的危害。抗生素废水具有成分复杂、含量高、存在较强的生物抑制性物质、值波动大、间歇排放等特点,无法直接进行生物处理,需经过有效的预处理后才能进行生物处理。因此解决抗生素水污染问题刻不容缓。盐酸左氧氟沙星是氧氟沙星的左旋体,其抗菌活性约为氧氟沙星的两倍,是第三代氟喹诺酮类广谱抗菌药。它的主要作用机理是通过抑制细菌旋转酶细菌拓扑异构酶的活性,阻碍细菌的复
10、制而达到抗菌作用。对大多数肠杆菌科等革兰氏阴性菌有较强的抗茵活性。主要用于治疗呼吸系统、泌尿系统、生殖系统和皮肤软组织感染等一系列的感染性疾病,由于其疗效好、副作用较小,在临床上得到较为广泛的应用【】。盐酸左氧氟沙星的结构复杂,在不同条件下容易发生改变,对微生物具有抑制甚至是毒性的特点。在生产过程会产生大量含有这类物质的废水,这是一类高色度、难生物降解、对微生物生长具有抑制甚至毒害作用的有机废水,而且制药厂通常是间歇生产,由于条件不同,产品的种类和结构变化较大,造成了废水的水质、水量、污染物的种类变化较大,传统的厌氧、好氧生物处理工艺很难承受变化很大的抗生素废水的超声窄化效应降解研究水力冲击,
11、所以,对于传统的生物处理造成很大的压力。多年来,各国环境工作者一直致力于废水处理的研究。目前废水处理最常用的生物法对可生化性差、成分复杂、相对分子质量比较大的物质处理较困难,而化学氧化法可将其直接矿化或通过氧化提高废水的可生化性。年等人提出了高级氧化法 ,简称。高级氧化法最显著的特点是主要以?自由基为氧化剂与有机物发生反应,反应中生成的有机自由基可以继续参加?自由基的链式反应,或者通过生成有机过氧化自由基后,进一步发生氧化分解反应直至降解为小分子的有机酸、醛,甚至完全分解为和,从而达到氧化分解有机物的目的,降低废水对微生物的抑制作用,提高废水的可生化性。根据自由基的产生方式和反应条件的不同可将
12、高级氧化技术分为超临界水氧化法、湿式催化氧化法、光化学氧化法以及空化氧化法。空化技术是一种处理水的新技术。根据空化产生的方法一般可以分为四种类型:超声空化;水力空化;光空化;粒子空化【】其中,超声空化技术和水力空化技术现在已成为人们关注的热点。.超声空化机理空化效应是由于液体体系中的局部低压低于相应温度下该液体的饱和蒸气压使液体蒸发而引起的微气泡或称气核爆发性生长的现象【】。液体受环境和气体分子运动的影响,不可避免地会溶入一些气体,液体中就会悬浮着一些气相的微泡,称为“气核。这种微泡的半径一般在巧刁【,肉眼根本观察不到,只有被液体带到低压区、增长后才能观察到。当液体中的压力降到空气分离压以下时
13、,溶解于液体中的气体会迅速地分离而产生大量的气泡;当压力继续降低到该液体在此温度下的饱和蒸气压以下时,除液体中所含气体析出而形成气泡外,液体本身还会剧烈地气化沸腾,产生大量的气泡。由于液体的气化和溶解气体的游离是向着作为核的气泡内进行的,结果就形成充满空气和蒸汽的气泡。当这些气泡随液体流入高压区时,迅速溃灭,蒸汽也迅速凝结,流体质点便向空腔中心高速运动,产生强烈的冲击,结果使局部的压力和温度瞬时急剧上升,就导致了空化效应的产生【,。这种极端的环境会相应的产生一系列的效应,如机械效应冲击波、微射流、热效应局部高温、光效应声致发光、活化效应水溶液中产生?自由基等。这些效应对水处理过程会产生强化作用
14、,起到节能、增效的效果,对废水的处理是非常有益的【。空化效应产生高温高压环境的时间非常短,只有几微秒的时间,但却导致了介质济南大学硕十学位论文的物理、化学、生物作用以及状态的改变。.热点理论热点理论认为超声化学反应通过超声空化作用能把声场能量聚集在微小空间内,导致产生了异乎寻常的高温高压,即所谓的“热点环境。通过对瞬态空化理论的研究,可以得到以下两个公式【】:空化泡内的最大压力一【半】音式中:旷空化泡内最大压力瞬态空化泡崩溃时泡内最高压力;凛始半径时泡内的压力;,。广一空化泡在崩溃过程中受到的总压力,可以近似看成是不变的常量;卜气体的比热比值。如果空化泡收缩到最小体系时发生崩溃,则在崩溃瞬间把压力缸释放到液体中,正是这个强大的压力引起了一系列常见得到超声空化效应,诸如腐蚀、分散、高分子解聚及剥蚀等。瞬态空化泡崩溃时的最高温度戤嗍以。【等生】式中:锄广瞬态空化抛崩溃时泡内最高温度;。广环境温度:空起始半径时泡内的压力。实验表明,空化泡崩溃时,形成局部热点,液相的温度达到,气相的温度麒高达,压力达,持续数微秒以后,热点随之冷却,并伴有强大的冲击波均相,并且能够产生具有强烈冲击力和速度约为 /非均相的微射流【】。这些极端环境足以使
