[发明专利]一种从水中电吸附并降解去除抗生素的方法及装置

说明书

本发明公开了一种从水中电吸附并降解去除抗生素的方法，属于有机废水处理技术领域，将含有低浓度抗生素的废水溶液通入电解槽，进行电吸附后排出，将电解质溶液通入电解槽，恒流条件下电解被吸附的抗生素。本发明还提供了一种从水中电吸附并降解去除抗生素的装置，包括电解槽，所述的电解槽分别与废水槽和Na₂SO₄溶液槽连通，所述电解槽内部的Ti/TiO₂NT‑CuO阳极和钛板阴极分别与直流稳压电源连接。本发明将电吸附技术与电化学高级氧化技术连用，利用电吸附技术将低浓度的抗生素富集，采用电化学高级氧化技术，将富集的抗生素电解去除，避免产生二次污染，而且能源利用率更高，吸附处理效果更好。

技术领域

本发明涉及有机废水处理技术领域，特别是涉及一种从水中电吸附并降解抗生素的方法及其装置。

背景技术

抗生素的发现对于医药发展以及传染病的治疗具有划时代的意义。抗生素被用于治疗动物疾病和促进生长。但由于抗生素的频繁使用，使得水体中检测出抗生素。抗生素的长期存在会对水生生物具有一定的毒性，且会诱导细菌产生抗性基因，通过食物链富集在人体中，对人类健康产生潜在威胁。

目前，抗生素的处理技术包括传统的生物处理，混凝，沉淀，过滤，氧化技术，吸附技术和膜技术等，以及各技术联合应用。污水处理厂和净水处理厂采取的传统处理技术如絮凝，沉淀和过滤，无法有效的降解抗生素类废水。鉴于抗生素废水难降解的性质，高级氧化技术被大量应用于抗生素废水降解的研究。电化学高级氧化法是一种利用在阳极表面产生羟基自由基将污染物完全降解成CO₂和H₂O的技术。由于其反应条件温和，反应容易控制、设备简单、不需添加额外的氧化剂、不会产生二次污染等优点，受到了国内外的广泛关注和研究。

专利CN105621540A公开了一种降解处理抗生素制药废水的方法，该方法以铝掺杂钛基二氧化铅电极为阳极，钛板为阴极，以Na₂SO₄为电解液模拟处理浓度为500mg/L的高浓度氯霉素废水，在50mA/cm²电流条件下电化学降解2.5h后，氯霉素去除率高达92.33％，TOC去除率达到55.02％，实现了对高浓度抗生素的快速去除与高效矿化。然而在实际使用中，水体中抗生素含量较低，直接利用该方法存在能耗高、抗生素去除率低等问题。

专利CN104671364A公开了一种同步除盐除难降解有机物的电化学废水处理方法，主要针对含有低浓度盐和低浓度难降解有机物的废水。该发明利用高比表面积材料对阴阳离子的电吸附作用除盐，通过控制阴极和阳极电位生成活性氧组分和活性氯组分氧化去除难降解有机物。该发明结合了电吸附除盐和电化学氧化法的特点，阴阳极充分利用，对盐类和难降解有机物去除效率高，但是需要不断通入含氧气体并加入任选地Fe²⁺或Fe³⁺离子，消耗大量能源物质，且只能处理含盐有机废水，同时以NaCl为电解质时，电解过程中易产生有毒的氯代中间产物。

因此，发明一种能安全高效去除水中低浓度抗生素的方法，提升抗生素去除效率，减少能源消耗和污染物排放，具有良好的经济效益和社会意义。

发明内容

针对现有低浓度抗生素去除较为困难的问题，本发明提供了一种电吸附并降解去除抗生素的方法，以实现对水中低浓度抗生素有效、快速的去除，减少能源消耗和污染物排放。

一种从水中电吸附并降解去除抗生素的方法，包括如下步骤：

(1)将含有低浓度抗生素的废水溶液通入电解槽中进行电吸附，待吸附饱和后排出；

(2)将电解质溶液通入电解槽中，恒流条件下电解被吸附在电极上的抗生素，同时实现电极的再生；

(3)将步骤(1)排出的废水重复步骤(1)和步骤(2)，直至电解槽中未检测出抗生素。