[发明专利]一种利用固体酸催化剂水解降解废水中大环内酯类抗生素的方法

说明书

本发明公开了一种利用固体酸催化剂水解降解废水中大环内酯类抗生素的方法。该方法采用磺化苯乙烯共聚物为固体酸催化剂，将固体酸投加到含大环内酯类抗生素的废水中，固体酸释放的‑SO₃H可以催化水解大环内酯类抗生素的糖苷键，进而降解抗生素。本发明提供的废水中大环内酯类抗生素的降解方法，可对高浓度抗生素含量的大环内酯类抗生素制药废水进行处理，工艺简单且降解效果良好；所用固体酸催化剂腐蚀性低，绿色安全，可回收利用。为废水中大环内酯类抗生素的降解提供了新方法，减少了耐药菌的出现，具有广阔的应用前景。

技术领域

本发明属于水处理领域，具体涉及一种固体酸催化剂水解降解废水中大环内酯类抗生素的方法。

背景技术

抗生素的广泛使用带来一些环境问题，绝大多数大环内酯类抗生素通过微生物发酵生产而来，在发酵过程中会产生大量的抗生素制药废水，此废水水质成分复杂，具有高抗生素浓度、高毒性、高含盐量等特性，采用传统的物化和生化法处理难度较大，而且抗生素本身对微生物有毒害作用，可生化性较差，废水处理很难做到稳定达标排放。抗生素进入自然界的江河中会导致严重耗氧，抑制水生生物的细胞增殖，影响其生理和形态而导致水生动物的灭亡，使生态系统遭到破坏，从而对人们的健康造成威胁。并且过量排放会导致耐药性细菌的出现，耐药细菌在环境中的扩散与转移又反过来影响了抗生素的药效，使现存的抗生素药效降低。因此，构建更为高效、经济的处理抗生素制药废水的新方法、新工艺有效降低废水中抗生素药效活性暨抑菌性是目前严峻环保形势的迫切需要。

现有报道的专利技术中，专利CN 113666441 A利用硫酸锆固体酸为催化剂降解污水水中红霉素，工艺简单，对设备抗腐蚀性的要求比较低，催化剂可重复使用，但催化时间较长，催化剂催化活性不高。专利CN101798125 A以Y型分子筛为模板剂，合成多孔炭吸附剂，吸附去除水中的泰乐菌素，吸附性能良好，但该方法只能去除微污染水中泰乐菌素，对于抗生素含量较高的抗生素生产废水无能为力，且吸附法仅仅是将污染物从废水中转移到吸附剂上，并没有使污染物降解，后续还要对吸附剂进行处理。专利CN 110182926 A先向废水中添加无机酸调节pH至酸性，再加入FeSO₄·7H₂O和氧化剂，最后加入0.001-0.004mol/L蔗糖降解罗红霉素，降解效率良好，但强酸具有高腐蚀性，运行和运行都存在安全隐患，并且产生的无机盐会产生严重的污染环境。

以上专利说明现有的废水中大环内酯类抗生素的去除技术十分有限，缺乏无二次污染、经济高效的抗生素处理技术，尤其是没有解决降低抗生素制药废水中抗生素抑菌性问题。

发明内容

本发明针对现有废水中高浓度大环内酯类抗生素处理技术的缺陷问题，提供一种固体酸催化剂在大环内酯类抗生素降解处理中的应用，解决处理厂存在的因废水处理能力不足，导致大量的大环内酯类抗生素在环境中累积，滋生超级细菌，威胁环境及人类健康的问题。

为解决上述技术问题，本发明提供一种利用固体酸催化剂水解降解废水中大环内酯类抗生素的方法，以磺化苯乙烯共聚物为固体酸催化剂，将催化剂投加到含大环内酯类抗生素的废水中，用来水解降解大环内酯类抗生素。

其特征在于(一)所述磺化苯乙烯共聚物固体酸的制备方法为：

(1)将3g干燥苯乙烯共聚物与30mL溶胀剂在三颈烧瓶中接触30分钟，使苯乙烯共聚物溶胀；

(2)将磺化试剂加入到步骤(1)所得溶液中，搅拌形成均一溶液；

(3)将步骤(2)获得的混合液放在水浴锅中，温度保持在70℃，反应时间为120分钟，期间持续搅拌；

(4)将冷却了的步骤(3)混合液缓慢转移到含有50mL蒸馏水的烧杯中。再将混合物缓慢转移到第二个250mL烧杯中，最后在1000mL蒸馏水中进行第三次稀释，过滤出固体；

(5)用大量去离子水和乙醇交替洗涤步骤(4)所得微粒数遍直至中性，去除多余的磺化试剂和溶胀剂；