[发明专利]一种从含磷霉素废水中回收磷的方法

说明书

技术领域

本发明属于环境工程水处理领域，具体涉及一种从含磷霉素废水中回收磷的方法。

背景技术

磷是生物体所有细胞的必需元素之一，磷也是人体遗传物质核酸和能量转换的关键物质三磷酸腺苷(ATP)的重要成分，对人类和动植物的各种生命活动有十分重要的作用。磷在生物圈中大部分是单向流动，是一种不可更新、且不可替代的宝贵资源。然而，全球的磷矿储备将在未来百年内消耗殆尽。因此，如何有效地从工业或农业生产中回收磷资源，一直是国内外关注的热点问题。

磷霉素抗生素是应用较为广泛的抗生素之一。磷霉素水溶性较好，经体内代谢后大部分以原形排出，最终进入城市的污水处理系统。值得注意的是，各种污水处理技术对磷霉素不起作用或作用很小。因此，磷霉素最终被排放到环境中，对环境构成潜在威胁。《磷霉素钠制药废水的净化研究》(东北大学，硕士论文，2004.04)报道了以微电解联合序批示活性污泥(SBR)法对含磷霉素废水进行处理，这种方法最终以排出富磷污泥的形式将磷酸盐去除，而这些污泥含有大量的有毒有害物质，难以得到有效利用，这无疑是截断了磷资源的循环利用途径，造成了磷资源的大量流失。专利《一种高浓度磷霉素制药废水的处理和磷回收方法》(申请号：201010293117)公开了以高压反应釜协同磷酸铵镁结晶法回收磷的方法。但是，高温高压条件无疑会使得该技术需要较高的能耗，另外，由于磷酸铵镁结晶法需要充足的镁源，对于缺乏镁源的内陆地区，这势必会增加回收磷的成本。

发明内容

为了解决以上问题，本发明提供了一种从含磷霉素废水中回收磷的方法。

本发明提供给的一种从含磷霉素废水中回收磷的方法，包括以下步骤：

(1)将石墨阳极和不锈钢阴极连接在光电催化反应装置中；其中，所述光电催化反应装置的光源为紫外灯，电解液为NaCl水溶液；

(2)启动上述光电催化反应装置的搅拌装置，使含磷霉素废水进入反应装置；同时将多孔水化硅酸钙投入反应装置，反应完成后收集磷回收产品。

优选的，所述一种从含磷霉素废水中回收磷的方法，步骤(2)中所述搅拌的转速为60-80r/min。

优选的，所述一种从含磷霉素废水中回收磷的方法，步骤(2)中所述多孔水化硅酸钙的投加量为100-1000mg/L。

优选的，所述一种从含磷霉素废水中回收磷的方法，其中，所述光电催化反应装置中的反应时间为10-15min。

优选的，所述一种从含磷霉素废水中回收磷的方法，其中，所述光电催化反应装置中的反应电压为5-40V。

TiO2半导体光催化技术是一种环境友好技术，它利用光能降解水体中有机污染物在解决环境污染和能源短缺问题方面展现出巨大的应用潜力。TiO2光催化剂受到光照射后会产生电子-空穴对，其中，空穴具有很强的氧化能力，能够将磷霉素降解为正磷酸盐。但是，该技术存在一个至关重要的问题，那就是产生的电子和空穴很容易复合，从而导致催化剂的利用效率降低。石墨是一种同时具有光催化活性和导电性能的材料。如果将该材料作为阳极，在光照的同时，施加一个电场，会有效分离电子和空穴，从而使得磷霉素可以有效降解为正磷酸盐。

多孔水化硅酸钙是一种可以在弱碱性(pH＝8.0-9.0)条件下自发溶解Ca²⁺和OH^-的材料。多孔水化硅酸钙投入含磷霉素的废水中，通过光电催化氧化降解得到正磷酸盐并且以羟基磷酸钙的形式固定下来，从而达到从磷霉素废水中回收磷的目的。

本发明提供的一种从含磷霉素废水中回收磷的方法，是以处理磷霉素废水和回收磷资源为目的，利用光电催化氧化协同羟基磷酸钙沉积作用的磷回收方法。本发明回收磷的过程中能耗低，无二次污染产生，且回收磷之后的产品-羟基磷酸钙可以作为磷肥或含磷矿物加以利用，在处理污染水质的同时实现了磷资源的有效回收，具有如下有益效果：

1、通过光催化产生光生电子和空穴，另外提供一个电场，使得空穴和电子可以有效分离，具有强氧化性的空穴可以将磷霉素有效降解为正磷酸盐；

2、产生的电子转移到阴极，与水反应产生羟基(OH^-)，可以为羟基磷酸钙的形成提供碱性环境，促进羟基磷酸钙的快速形成；