[发明专利]一种离子液体水相转移催化过氧化氢降解抗生素的方法

说明书

本发明公开了一种离子液体水相转移催化过氧化氢降解抗生素的方法，在含有抗生素的废水中加入过氧化氢，调节体系pH至3~4，形成水相；在不溶于水的离子液体中加入催化剂并搅拌，形成离子液体相，催化剂为二茂铁、十二烷基磺酸铁、十二烷基磺酸亚铁或十二烷基磺酸铜；水相与离子液体相按体积比8~11:1混合搅拌进行反应，降解抗生素。本发明方法具有工艺简单、反应高效、反应条件要求低、降解彻底、无二次污染、节能环保以及可处理抗生素范围广的优点，离子液体、催化剂能够反复多次使用，使成本显著降低，本发明方法应用前景广阔。

技术领域

本发明属于抗生素废水处理技术领域，具体涉及一种离子液体水相转移催化过氧化氢降解抗生素的方法。

背景技术

抗生素是在废水和地表水体中经常检出的一类环境微污染物，是一种极性很强、不易挥发的物质，若直接排入水体，水体不能对其进行生物降解，不仅会使水体水质发生巨变，使水生生物无法存活，破坏水体生态系统，从而影响到水体流域附近人们正常的生产和生活。高级氧化技术可以将这些污染物转化为更易被生物降解的小分子酸、进而矿化为CO₂和H₂O等无害物质，因此，高级氧化技术在有机污染废水处理中应用非常普遍。

光助-均相Fenton（Fe²⁺/Fe³⁺/H₂O₂）氧化法是一种消除水中有机污染物常见的方法，因其具有操作简便、经济、环保等优点，已经广泛应用于有机废水的处理。其机理是将氧化剂、催化剂与光电、超声波、臭氧等技术相结合，产生具有强氧化性的羟基自由基（•OH），从而降解有机污染物。然而，该方法仍有许多缺点，如适用pH值范围狭窄（2.5~3.5）、铁盐和H₂O₂的消耗量大、容易产生氢氧化铁污泥造成二次污染等问题。

二茂铁（Fc）是一种有机过渡金属化合物，具有水溶性差、化学性质稳定、环境友好等特点，在农业、医药、节能、环保等领域应用广泛。张彪军等（张彪军, 赵姚云川, 房岐,等. 光助-二茂铁/H₂O₂非均相体系降解磺胺二甲基嘧啶[J]. 环境科学, 2018, 39(11):205-212.）以二茂铁为催化剂，在光照条件下实现磺胺二甲基嘧啶的降解，但反应在非均相体系中进行，存在催化效率不高，反应后Fc回收利用难的问题。为此，研发一种能够解决上述问题的一种离子液体水相转移催化过氧化氢降解抗生素的方法是非常必要的。

发明内容

本发明的目的在于提供一种离子液体水相转移催化过氧化氢降解抗生素的方法。

本发明的目的是这样实现的，包括以下步骤：

S1、在含有抗生素的废水中加入过氧化氢，调节体系pH至3~4，形成水相；在不溶于水的离子液体中加入催化剂并搅拌，形成离子液体相，催化剂为二茂铁、十二烷基磺酸铁、十二烷基磺酸亚铁或十二烷基磺酸铜；

S2、将S1步骤水相与离子液体相按体积比8~11:1混合搅拌进行反应，降解抗生素。

本发明的有益效果：

1、本发明离子液体不仅作为溶剂，还具有催化作用，离子液体与催化剂一起催化过氧化氢生成羟基自由基，可有效加快反应速率，实现均相催化过氧化氢降解抗生素，最后生成小分子无害物质，同时离子液体和催化剂可重复使用，避免非均相催化存在的催化剂回收困难的问题，且符合现代循环经济的理念，较为环保；本发明方法还克服了传统溶剂易挥发，易腐蚀设备的缺点；

2、本发明方法具有工艺简单、反应高效、反应条件要求低、降解彻底、无二次污染、节能环保以及可处理抗生素范围广的优点，离子液体、催化剂能够反复多次使用，使成本显著降低，本发明方法应用前景广阔；

3、本发明方法催化剂为二茂铁、十二烷基磺酸铁、十二烷基磺酸亚铁或十二烷基磺酸铜，拓宽了催化剂的种类，适宜降解各种条件下的抗生素，使本方法应用场景更广。

具体实施方式