[发明专利]一种过一硫酸盐去除水解尿液中对乙酰氨基酚的方法

说明书

本发明一种过一硫酸盐去除水解尿液中对乙酰氨基酚的方法采用过一硫酸盐为氧化剂，在室温条件下氧化降解水解尿液中的对乙酰氨基酚。其预处理步骤采用孔径为0.45μm的微孔滤膜进行抽滤；氧化处理步骤中维持过一硫酸盐在水解尿液中的浓度为0.5mM~7mM，经1小时的处理后，对乙酰氨基酚的去除率可达90％。本发明不需要额外添加PMS的活化物质，也无需后续处理过程，操作简单，反应条件温和，能耗低，而且可以避免有毒金属离子进入生态系统造成二次污染，具有经济、环保的特点，适应性强，应用前景广。

技术领域

本发明涉及一种过一硫酸盐去除水解尿液中对乙酰氨基酚的方法，具体属于废水处理技术领域。

背景技术

人类尿液中含有大量营养物质，如氮、磷等元素，因此通常直接作为肥料施用向自然环境排放。据估计，尽管化学成分复杂的尿液在废水总量中仅仅占比1％，但其含有的药物浓度却是废水的2-3倍。人类服用的药物除被人体吸收外，很大比例仍以原药或代谢产物的形式通过尿和粪便排出体外。尽管不同药物排出体外的情况不同，就平均而言，64(±27)％的药物通过尿液排出体外，因此尿液中含有的大量药物，并可能具有较高毒性。以对乙酰氨基酚(ACE)为例，ACE作为最常用的非处方药之一，是术后镇痛治疗的常见药物。进入人体后的ACE主要通过葡萄糖醛酸化和硫酸化途径代谢，然而仅有5％～15％被人体吸收，剩余部分随着尿液排出体外。有研究表明，ACE在尿液中均普遍存在，其浓度范围大致从3ug/L到1700ug/L，而服用对乙酰氨基酚之后，其在尿液中浓度甚至可达4000ug/L以上。大量ACE直接进入污水处理厂或环境水体中，未能得到有效地降解。水生生物如鱼类，长时间暴露在ACE环境下可导致死亡、肝损伤和胚胎发育异常。因此需要对尿液中的ACE进行处理，从而降低生态毒性风险，提高尿液回收利用的可行性。然而尿液成分复杂，主要分为电解质、含氮化合物、维生素、有机酸等多种有机物，同时也存在多种酶及微生物。25℃室温下连续收储1个月，尿液的整体水解程度可达到80％，尿素等物质在生物的水解作用下被氨及碳酸氢盐所替代。因此从现实情况与实际工艺角度出发，直接处理新鲜尿液的难度较高。而存放一段时间后得到的水解尿液成分相对新鲜尿液较为简单，主要成分是氨和碳酸氢盐，因此选择在水解尿液环境中降解药物是较为理想的处理方式。

目前对于药物类污染物及其代谢物在尿液中的降解研究较少，较为成熟的方法如纳米膜过滤法、离子交换树脂、鸟粪石沉淀、纳米生物炭等仅是将污染物从尿液中物理分离，但被分离出来的药物污染物仍需进一步处理，难以彻底降低生物毒性，这增加了尿液的处理成本。

基于自由基的高级氧化技术(AOPs)是处理各种废水的一种选择，能够有效地去除污染物及其代谢产物，其中有报道的方法就有超声化学高级氧化法，这一方法可以降解水解尿液中的氨苄西林，且不受水解尿液复杂基质的影响，然而此方法处理成本较高，不利于其在实际应用中的推广。而目前氧化处理尿液采用的氧化剂主要有H₂O₂(双氧水)和PDS(过二硫酸盐)两种。其中H₂O₂化学性质不稳定，且以液体的形式存在，不易运输和储存，这限制了H₂O₂在实际应用中的发展。H₂O₂和PDS需要经过活化产生羟基自由基(·OH)和硫酸根自由基(SO₄^·-)才能快速降解有机物。目前较为常见的活化方式有紫外光活化、过渡金属活化和声活化等，但其中有些方法的能耗较高，有些方法可能会带来有金属离子二次污染。如UV/H₂O₂、UV/PDS体系降解水解尿液中的磺胺甲恶唑、甲氧苄啶和N₄-乙酰磺胺甲恶唑，UV光强越强，被激发而产生的·OH越多，系统的氧化能力也就越强，但过高的UV光强也会造成资源的浪费，因此这一技术受到高资本投资和维护成本的限制。生物炭活化PDS能够有效降解水中的磺胺甲恶唑和N₄-乙酰磺胺甲恶唑，然而生物炭的制备环境要求350℃的无氧条件，材料制备复杂是制约这一工艺应用于实际的主要原因。