[发明专利]利用地质聚合物粒子三维电极降解含抗生素废水的方法

说明书

本发明公开了利用地质聚合物粒子三维电极降解含抗生素废水的方法，将含抗生素的废水注入包含有地质聚合物粒子三维电极的三维电化学装置中，通电进行降解处理；所述三维电化学装置包括直流电源、阴极、阳极、地质聚合物粒子三维电极、转子和电解槽。本发明解决了Fesupgt;2+/supgt;/Ssubgt;2/subgt;Osubgt;8/subgt;supgt;2‑/supgt;体系中Fesupgt;2+/supgt;利用率低，易产生铁污泥及反应残留液中SOsubgt;4/subgt;supgt;2‑/supgt;过多引起二次污染等问题，在有效降解抗生素废水的同时，提供一种更加经济、有效的降解方案。这种方法为地质聚合物的应用提供了一种新的途径，可以在环境温度下进行，操作简便，能耗更低。

技术领域

本发明涉及固废资源化和抗生素废水降解技术领域，具体而言，涉及利用地质聚合物粒子三维电极降解含抗生素废水的方法。

背景技术

近几十年来，抗生素类化合物已经普遍应用于细菌感染和相关疾病的防治，并且部分产品还作为促生长剂而用于动物养殖产业。磺胺类抗生素因具有广谱抗菌性、低成本、高稳定性等特征成为我国使用量最大的抗生素之一。污水中的抗生素残留，会产生抗性基因和抗药菌导致抗生素耐药性问题，而且大量的抗生素以活性状态从人和动物体内排出进入到自然环境中，破坏了天然水质的自净能力，会对生态环境及人类健康造成了潜在的持久性危害。

另一方面，虽然国内关于固体废物综合利用的研究较多，但是其回收利用率仍然不高。由于我国能源结构问题及社会的发展趋势，钢渣和粉煤灰等固体废弃物的产生量逐年增加，但是整体的综合利用率仍较低。这导致了大量的固废随意堆放，对土壤、水体甚至空气环境造成严重污染。目前，地质聚合物作为一种新型的绿色胶凝材料，具有较高的抗压强度、较好的耐久性、耐火性等优异性能，逐渐成为固废资源化利用的方向之一。

对于含抗生素废水，传统物理、化学和生物法处理效率低且存在二次污染现象。高级氧化技术作为一种环境友好型的技术，虽然起步较晚，但因其绿色、有效的处理方法而备受关注利用。但传统高级氧化工艺在降解抗生素废水时受到多种因素的驱动，去除效果具有争议性。PS高级氧化技术（基于过硫酸盐的高级氧化技术）逐渐发展起来，PS的-O-O-键断裂可以产生具有更强氧化性的SO₄^-·。与传统·OH高级氧化相比，SO₄^-·选择性更高，电子转移速率更快，半衰期更长，pH适用范围广，在处理水体难降解有机污染物中方面具有较大潜力。

铁作为一种环境友好、廉价有效的过渡金属催化剂，铁活化与其它活化方式相比，不需要提供外加的活化能，被认为是产生SO₄^-·最经济、有效的方法。三维电极通过在传统二维电极间装填粒状或碎屑状工作电极材料，并使工作电极材料表面带电从而发生化学反应，可增大反应器的比电极面积，且因粒子间距小而缩短了反应物的迁移距离、增大了物质传质速度，提高了电流效率和处理效果。

因此本发明采用地质聚合物粒子三维电极（也称三维地质聚合物粒子三维电极）协同活化PS的方式降解抗生素废水。钢渣基地质聚合物粒子三维电极作为一种富含铁元素的固废，具有活化PS的作用，其加入到三维电化学装置中一方面可以为系统提供亚铁，另一方面可以起到良好的地质聚合物粒子三维电极的效果。地质聚合反应可以在环境温度下进行，能耗更小，成本更低。

发明内容

本发明主要针对现有降解抗生素废水技术的不足与固体废物污染问题，提出利用地质聚合物粒子三维电极降解含抗生素废水的方法，还提供一种以固体废物（钢渣、粉煤灰）为原材料制备的降解效果好、绿色环保、效率高的地质聚合物粒子三维电极。