[发明专利]一种同步氧化还原降解水中二甲双胍的光化学方法

说明书

本发明申请提供一种同步氧化还原降解水中二甲双胍的光化学方法，包括以下步骤：1、反应溶液的配置：称取一定量的二甲双胍溶解于去离子水中，并在其中加入无水亚硫酸钠，调节溶液初始pH至5‑9，同时加入缓冲液，稳定反应过程中溶液的pH；2、将步骤1中配置好的反应溶液转移至反应器中，使反应溶液处于搅拌状态，并向反应器中曝空气；3、打开紫外灯，反应开始并计时，在规定的时间取样并利用高效液相色谱仪(HPLC)分析二甲双胍的浓度。

技术领域

本发明申请涉及一种水体中微污染有机物二甲双胍的降解方法，涉及水处理技术领域。

背景技术

二甲双胍(Metformin，MET)是治疗Ⅱ型糖尿病的常用口服药物，在世界范围内广泛使用。MET无法被人体代谢，经患者口服之后，70％左右会以尿液或粪便形式排出体外，随生活污水进入污水处理厂。由于MET分子量小、结构简单、水溶性强，污水处理厂的常规工艺对MET去除效能有限。因此，污水处理厂出水中MET仍然具有较高的浓度水平，并且随之进入环境水体中。毒理学研究表明，长时间曝露MET对水生生物存在一定的健康威胁，因此，迫切需要针对污废水中的MET开发有效的降解技术。

目前，针对MET的降解技术主要包括UV/H₂O₂、UV/Fe²⁺/PMS、 UV/Fe²⁺/H₂O₂等基于紫外光的高级氧化处理方法。这些方法都在一定程度上使得常规工艺处理出水中的MET得到一定控制。然而，使用H₂O₂存在储存运输、水厂投加等方面的不便；PMS稳定性不佳，容易爆炸；铁盐的引入会导致铁泥产生，增加污泥产量及处置成本。上述这些不足之处，都限制了MET的降解技术的进一步应用。

发明内容

鉴于此，本申请人从活化方式、环境影响、以及与污水处理厂现有工艺的衔接等方面考量，提出利用紫外/亚硫酸盐(UV/SO₃^2-)方法强化去除MET 的思路。

目前，紫外/亚硫酸盐体系主要利用其还原功能，还原性来自体系内产生的水合电子(e_aq^-，E₀＝-2.9V)，而体系中另一弱氧化剂亚硫酸盐自由基 (SO₃·^-，E₀＝0.63V，pH＝7)一直没有得到足够重视(反应式1-2)。利用 SO₃·^-的关键是需要通过某种环境友好的方式使其转化为具有更强氧化能力的硫酸盐自由基(SO₄·^-，E₀＝2.5～3.1V)。申请人研究发现，分子氧可以充当触发这一转化的关键媒介(反应式3-4)。因此提出分子氧参与条件下利用紫外/ 亚硫酸盐体系降解水环境中MET的新思路。此时，反应体系中既有还原性的 e_aq^-，又存在氧化性的SO₄·^-、SO₅·^-等，将实现MET的同步氧化还原降解。本方法所述原理的化学式如下：

SO₃^2-+hγ→SO₃·^-+e_aq^- (式1)

HSO₃^-+hγ→SO₃·^-+·H (式2)

SO₃·^-+O₂→SO₅·^- (式3)