國內(nèi)外含環(huán)丙沙星的廢水的處理現(xiàn)狀

李 鵬 王潤霖

（1.吉林化工學(xué)院資源與環(huán)境工程學(xué)院，吉林 吉林 132000；2.北華大學(xué)理學(xué)院，吉林 吉林 132000）

1 我國含環(huán)丙沙星的廢水的處理現(xiàn)狀

基于醫(yī)療水平的高速發(fā)展，CIP的廣泛應(yīng)用，使得CIP成了環(huán)境污染物之一。早在2005年華南農(nóng)業(yè)大學(xué)的吳銀寶等[1]，通過對粵黃雞注射恩諾沙星并在雞的體內(nèi)經(jīng)過一系列生理活動(dòng)緩慢消除、代謝形成含CIP的雞糞排出體內(nèi)，經(jīng)過降解實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，CIP在粵黃雞體內(nèi)要經(jīng)過10 d的時(shí)間才能夠完全降解，在環(huán)境水體中自然降解較快于禽畜體內(nèi)，但若CIP的含量過多其自然降解也會(huì)變得非常緩慢。

在2010年以前針對水體中的CIP的降解，主要通過一些簡單的污水處理技術(shù)進(jìn)行處理，但效果不是很好，自2011年起河南師范大學(xué)何占偉[2]針對水體中的CIP采用光化學(xué)降解法進(jìn)行降解，通過改變降解環(huán)境的酸堿度或向其中加入金屬陽離子、表面活性劑和腐殖酸來探究水體中CIP的光化學(xué)降解條件，同時(shí)還研究了水體中的無機(jī)氮隨著環(huán)境pE值的變化對CIP光降解的影響，結(jié)果發(fā)現(xiàn)，在光照的條件下無機(jī)氮中的NO3-在光照下產(chǎn)生活性基團(tuán)以及NO2-產(chǎn)生猝滅CIP自敏化反應(yīng)的活性基團(tuán)，對于pH以及金屬離子對CIP降解的促進(jìn)率均是隨著pH越大、金屬離子濃度越高越能促進(jìn)水體中CIP的降解。

李通[3]于2014發(fā)表一篇文章《高鐵酸鹽氧化降解環(huán)丙沙星的實(shí)驗(yàn)研究》，在該文中選擇用高鐵酸鹽為原料降解水體中的CIP，打破了傳統(tǒng)的降解CIP廢水工藝方法，通過改變水體的pH值、投入量、溫度、含氧量等因素找到了最適合用高鐵酸鹽降解含CIP廢水的最佳條件，在該條件下CIP的去除率在70%左右，是傳統(tǒng)降解工藝的2倍，并且降解周期短，條件低。

近年來，隨著納米科技的發(fā)展，許多研究人員也開始將納米材料應(yīng)用在水體CIP的降解中，在2016年北京工商大學(xué)環(huán)工系的張蕓[4]通過水熱合成法合成了ZnO納米花，以ZnO納米花為光催化材料進(jìn)行在紫外光照射下對廢水水體中CIP的降解。采用光催化降解CIP的去除率在90.2%，比用高鐵酸鹽為原料降解CIP的去除率要高出許多，證明采用納米材料進(jìn)行光催化降解廢水種CIP不僅是可行的，還勝過傳統(tǒng)的降解工藝和光化學(xué)降解法。同年中科院的張憲[5]也用ZnO為光催化材料對廢水中的CIP進(jìn)行降解，張憲通過以硝酸鋅、水合肼、氫氧化鈉等為原料，采用簡單的水熱合成法合成了不同結(jié)構(gòu)形態(tài)的ZnO，包括有納米棒狀、納米花束狀、納米花狀等形態(tài)的納米ZnO，并用這些納米形狀的ZnO進(jìn)行對廢水中CIP的降解，結(jié)果發(fā)現(xiàn)在這些結(jié)構(gòu)形態(tài)中納米花狀的ZnO的去除率最高。

川大建筑與環(huán)境學(xué)院的郭洪光[6]在2017年用UV/PS（紫外/工藝去降解廢水中的CIP，在pH=9的條件下對CIP的降解其降解速率最高，降解效果最好為85.65%。不僅如此，郭宏光還對CIP的降解途徑進(jìn)行了分析，分析結(jié)果是通過紫外光對氟喹諾酮上的C-F鍵以及-COOH進(jìn)行攻擊，進(jìn)而發(fā)生脫羧基和羥基反應(yīng)，來取代后續(xù)的氧化反應(yīng)，以此來達(dá)到降解的目的。

在2018年葛珉[7]運(yùn)用納米Fe3O4-PS體系、Fe@Fe2O3核殼催化劑、Ce-Fe3O4復(fù)合催化劑以及磁性硅藻土對廢水中的CIP進(jìn)行降解，通過改變催化劑用量、pH值以及氧化劑濃度等條件找到這幾種催化劑降解CIP的最佳條件。試驗(yàn)結(jié)果發(fā)現(xiàn)，在催化劑投入量為2.0 g/L、氧化劑濃度為1.0 g/L、pH為7以及室溫為25℃時(shí)，這四種催化劑對CIP的去除率在50%～75%之間。同年吉林化工學(xué)院的羅麗莎[8]運(yùn)用光催化加上生物法直接耦合技術(shù)來處理CIP，這一技術(shù)體系成功地提高了光催化在對廢水中CIP降解的降解速率，不僅如此在提高降解速率同時(shí)還大幅度保留的微生物的活性，使得光催化與微生物具備協(xié)同效應(yīng)，共同處理廢水中的CIP。

在光催化劑的領(lǐng)域上，杜曉晴[9]運(yùn)用改性的Ge-TiO2催化劑進(jìn)行降解廢水中的CIP，在pH=7.5的中性水體中，催化劑的投加量為1.5 g/L，于150 min的紫外光照射下，CIP的去除率高達(dá)97.99%。以此推測出了對于改性的Ge-TiO2催化劑，其催化反應(yīng)基本上是發(fā)生在催化劑的表面，降解因催化劑自由基的反應(yīng)而達(dá)到目的。

目前，我國已經(jīng)有大量的研究工作者在從事這方面的研究。從2005年至今已經(jīng)發(fā)表了大量的關(guān)于這方面的研究論文，CIP的去除率在不斷嘗試的新方法中得到提高，這方面的工作為水體中CIP的去除提供了大量的方法。CIP污染不僅在我國很嚴(yán)重，在國際上這類廢水的處理也是一大難題，需要不斷尋找更為有效、環(huán)保、節(jié)能、便捷的處理方法。為了不斷地提高我國科研工作者在CIP廢水處理方面的水平，我們要多查閱文獻(xiàn)，學(xué)習(xí)國外研究者的先進(jìn)經(jīng)驗(yàn)。

2 國外含環(huán)丙沙星的廢水的處理現(xiàn)狀

CIP污染不僅僅只在我國出現(xiàn)，在國際上CIP廢水的處理也是大問題，Babi?[10]曾對環(huán)丙沙星、諾氟沙星、恩諾沙星等廣泛應(yīng)用在人類和獸醫(yī)學(xué)領(lǐng)域上的氟喹諾酮類抗生素進(jìn)行了光降解，通過模擬太陽光改變降解時(shí)pH值，結(jié)果發(fā)現(xiàn)當(dāng)環(huán)境pH為4時(shí)CIP中的環(huán)丙烷環(huán)裂解，當(dāng)pH為8時(shí)發(fā)生側(cè)鏈反應(yīng)，并且得到了光降解符合一級動(dòng)力學(xué)的結(jié)論，還發(fā)現(xiàn)水質(zhì)也能間接的影響光降解。

國外的很多科學(xué)家針對光降解含CIP廢水發(fā)現(xiàn)，pH是影響CIP在光降解下的速率和去除率。Tibiriá G.Vasconcelos通過在150 W中壓汞燈的間歇式反應(yīng)器，反應(yīng)環(huán)境pH為9（通常醫(yī)療廢水的pH為9）的反應(yīng)條件，對廢水中的CIP的進(jìn)行降解。事實(shí)證明，CIP的初級光降解非?？烨医到鈩?dòng)力取決于pH。而Evelien De Bel則用520 kHz和92WL1的聲解加上光解對水體中的CIP進(jìn)行降解，同時(shí)還討論了高、中、低三類環(huán)境pH對CIP的去除率的影響，結(jié)果發(fā)現(xiàn)在pH=7時(shí)去除率為57%，在pH=3時(shí)易生物降解，在pH=10時(shí)BOD/COD的比率由0.06增加至0.18。

經(jīng)研究發(fā)現(xiàn)在進(jìn)行光降解時(shí)投加的反應(yīng)物雖難能降解CIP帶存在生態(tài)毒性，存在很大的環(huán)境風(fēng)險(xiǎn)。所以采用光催化降解是當(dāng)下研究的熱點(diǎn)，無論國內(nèi)還是國外。在使用光催化降解這一方法時(shí)，Moha mmad Malakootian[11]采用石墨烯表面固定ZnO納米粒子為催化劑，在光照條件下降解廢水中的CIP，在pH為7，反應(yīng)時(shí)間為30 min，濃度為3 g/L的光催化劑，初始CIP濃度為10 mg/L的條件下在連續(xù)注入臭氧的樹脂玻璃反應(yīng)器中進(jìn)行降解，最后經(jīng)將測發(fā)現(xiàn)運(yùn)用該種光催化劑進(jìn)行降解CIP，CIP的去除率高達(dá)96%，并且該光催化臭氧化反應(yīng)符合一級反應(yīng)及L-H動(dòng)力學(xué)，不僅如此光催化臭氧化還是一種環(huán)保工藝，可以被用于各種行業(yè)和活動(dòng)的廢水處理中。

在光催化降解CIP這一領(lǐng)域里，A.Raja[12]運(yùn)用還原氧化石墨烯（rGO）為光催化材料，配合循環(huán)伏安法對廢水中CIP進(jìn)行降解。經(jīng)試驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，rGO光催化劑在90 min的紫外光照射加上比電容230.4/Fg的循環(huán)伏安法下能夠降解70.8%的CIP。

在生活污水去除CIP的處理過程中，García-Sánchez Liliana[13]運(yùn)用榕樹木片基充氣生物濾池進(jìn)行降解。傳統(tǒng)的生物濾池的填料為碎石或塑料制品形成的生物膜，而此人通過改進(jìn)生物濾池的填料來達(dá)到降解CIP的目的，GL采用垂葉榕木片為填料，通過向其充氣來吸收污水中的CIP，這種生物濾池的填料不僅能吸收水中的CIP還能去除水中的COD和NH3-N，不僅如此這種填料維持時(shí)間也優(yōu)于傳統(tǒng)的填料。

從上文的幾位研究者的工作，我們發(fā)現(xiàn)國外有很多研究者都做了很出色的工作，其中Moha mmad Malakootian[11]采用石墨烯表面固定ZnO納米粒子為催化劑，在光照條件下降解廢水中的CIP，在pH為7，反應(yīng)時(shí)間為30 min，濃度為3 g/L的光催化劑，初始CIP濃度為10 mg/L的條件下在連續(xù)注入臭氧的樹脂玻璃反應(yīng)器中進(jìn)行降解，最后經(jīng)將測發(fā)現(xiàn)運(yùn)用該種光催化劑進(jìn)行降解CIP，CIP的去除率高達(dá)96%。這一工作非常有效地處理了這類廢水，也給我們的研究提供了很好的參考。

3 結(jié)語

本文主要對國內(nèi)外含環(huán)丙沙星的廢水的處理現(xiàn)狀進(jìn)行介紹。通過對國內(nèi)外這方面研究論文的總結(jié)，可以看出，這類研究受到了廣泛的重視，也是目前水處理方面研究的重點(diǎn)內(nèi)容之一。為了更加完善我們這方面的研究，我們需要不斷地更新最新的研究成果，并且從中吸取對自己研究有益的經(jīng)驗(yàn)和方法。進(jìn)一步促進(jìn)我們的研究工作。