超声波降解四环素类抗生素废水

Posted 2023-01-13 超声波

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摘要：采用超声波降解模拟废水中四环素类抗生素（TCs）：土霉素（OTC）、四环素（TC）和金霉素（CTC），考查废水初始浓度、初始pH、超声波输入功率密度、曝气量和自由基清除剂（正丁醇）对降解效率的影响。结果表明，超声波可以快速高效地降解废水中的TCs，CTC最易被降解，TC和OTC次之；在OTC、TC和CTC初始浓度0.25 mg/L，初始pH=8.2，声功率密度1.2 W/mL，气水体积比30：1的条件下，超声波辐照20 min后去除率分别达到76.8%、84.0%和94.4%。

在实验研究条件下，TCs去除率均随初始浓度（0.25～2.00 mg/L）的增大而降低，但总去除浓度升高；碱性条件有利于TCs降解，去除率随初始pH（6～11）升高而升高；功率密度（0.24～1.96 W/mL）越高，TCs去除率也越高；曝气后TCs的去除率明显升高，随着气水比（10：1～60：1）的增大，去除率逐渐上升；正丁醇有效抑制TCs超声波降解，可推断TCs主要降解途径为自由基氧化。TCs超声波降解过程符合伪一级动力学反应特征。

四环素类抗生素（TCs）作为一类广谱抗菌素，在世界范围内被广泛用于规模化畜禽养殖场动物细菌感染疾病防治。我国每年生产、进口及消耗的四环素数量相当巨大。由于具有高水溶性，环境中不易降解及易蓄积等特点，畜禽养殖废水中残留的TCs可产生巨大的生态毒理效应，并且诱导细菌产生耐药性，危害人类健康。然而，由于TCs对生物过程具有强烈的抑制作用，常规的水处理工艺不能对其达到理想的去除效果。

近年来，人们对采用高级氧化法治理抗生素污染废水倾注了浓厚兴趣。超声波降解是一种新型高级氧化水处理技术，集水相燃烧、自由基氧化、高温热解和超临界氧化于一体，降解条件温和，无二次污染、适用范围广。超声波降解废水中污染物，尤其是难降解的有机污染物已有广泛研究，但目前超声波降解水体中四环素类抗生素的相关研究相对较少。。

本实验以投加四环素（TC）、金霉素（CTC）和土霉素（OTC）的模拟废水为研究对象，对超声波降解TCs过程进行了动力学分析，并考察TCs初始浓度、废水初始PH、超声功率密度、曝气及自由基清除剂（正丁醇）对降解效果的影响，旨在拓展超声化学在废水处理领域的应用，为超声波实际用于规模化畜禽养殖场抗生素废水治理提供理论依据和数据参考。

1实验部分

1.1仪器与试剂

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