藻菌共生体对养猪废水中抗生素和常规污染物的去除效果研究

四环素类、磺胺类和大环内酯类等抗生素在养猪业应用广泛,主要用于预防和治疗细菌感染。同时,抗生素滥用对环境和人类健康造成的潜在危害逐渐引起人们的关注。为了去除养猪废水中的抗生素,本研究以小球藻和灵芝菌构建了微藻-真菌共生体,分析该共生体对养猪废水中盐酸土霉素(OTC)、盐酸环丙沙星(CPFX)、磺胺二甲嘧啶(SM2)三类抗生素及常规污染物总氮(TN)、总磷(TP)的去除效果,并评价了藻菌共生体的生长性能和光合性能。结果表明,藻菌共生体对OTC有明显的去除效果,去除率高达(89.93±1.70)%,而对SM2和CPFX的去除效果不明显。藻菌共生体对TP、TN、COD的最终去除效率分别是(76.42±1.51)%、(74.41±1.68)%、(46.05±9.30)%。SM2组的藻菌共生体的生长性能最好,第5天叶绿素a浓度达到1 mg/L。OTC组小球藻的光合性能最好,其FV/FM、PIABS、ΨO、ΦEO和ΦDO分别是0.632±0.037、3.103±1.503、0.694±0.041、0.439±0.051和0.368±0.037。藻菌共生体将OTC降解后,微藻的最大光学效率和性能指数开始明显上升。本研究成果将为生物净化技术的实际应用提供理论基础,对于治理水体污染、实现水体生态修复等具有理论指导意义和应用价值。

铁电解活化过一硫酸盐耦合低压膜工艺处理含抗生素医药废水研究

采用电解活化过一硫酸盐(PMS)原位电氧化/电絮凝体系(EC)耦合低压膜(LPM)工艺(EC-PMS-LMP)去除模拟医药废水中的抗生素-磺胺二甲基嘧啶(SMZ)及有机物(COD)。结果表明,优化工艺条件为:pH=7.0,电流0.4 A,PMS与电解产生Fe^(2+)的摩尔比为1:1,对SMZ的去除率达100%。对COD的去除效果有限,但原水中SS含量和COD对SMZ去除效果的影响不大。电子顺磁共振光谱(EPR)证明了对于SMZ和有机物的降解,起主要作用是活化PMS产生的硫酸根自由基(SO_(4)^(-)·)和羟基自由基(HO·)。扫描电子显微镜(SEM)证明电氧化-絮凝过程有利于膜表面形成疏松多孔的滤饼层,缓解膜污染。该耦合工艺可为处理抗生素类医药废水的处理提供技术支撑。

一种新型等离子体共振效应调控的Ag/Ag_(3)PO_(4)/C_(3)N_(5)S型异质结光催化材料高效降解左氧氟沙星抗生素

抗生素在自然水体中的含量不断升高,引发的水体污染对社会的可持续发展构成了巨大威胁。光催化技术是一种高效且环保的环境净化技术,在解决环境污染方面具有巨大的应用前景。C_(3)N_(5)是一种性能优越的非贵金属光催化剂。然而,该催化剂的应用面临着一些挑战,比如光反应动力学较慢和光生载流子快速复合的问题。近期的研究表明,构筑独特的S型异质结是获得优良光催化剂的一种有效策略。因此,通过一种简易的制备方法成功构筑了一种等离子体效应协同的Ag/Ag_(3)PO_(4)/C_(3)N_(5)S型异质结光催化材料。由于等离子体效应和S型异质结的协同作用,Ag/Ag_(3)PO_(4)/C_(3)N_(5)异质结展现出优异的吸收太阳光的能力、高效分离光生载流子的能力以及强大的光氧化还原能力,能够在太阳光的激发下有效产生大量的·OH和·O_(2)^(-)自由基。因此,Ag/Ag_(3)PO_(4)/C_(3)N_(5)表现出卓越的光催化性能,对左氧氟沙星(LEV)的降解速率常数高达0.0362min^(-1),比C_(3)N_(5)、Ag_(3)PO_(4)和Ag_(3)PO_(4)/C_(3)N_(5)分别提高了24.8、1.1和0.7倍。此外,Ag/Ag_(3)PO_(4)/C_(3)N_(5)异质结具有出色的抗外界环境干扰性和可重复使用性。该研究为C_(3)N_(5)基光催化剂材料在环境净化方面迈出了坚实的一步。

超声-Fenton法对沼液中3种四环素类和3种磺胺类抗生素氧化去除的研究

近年来,各类抗生素被广泛用于畜禽养殖,并经动物代谢后随粪便和尿液排出体外.代谢物通过沼气工程处理后,得到的沼液又多用于灌溉,使得抗生素进入环境被农作物吸收,进而通过食物链的传递对人体产生危害,因此,沼液中抗生素的去除就显得尤为重要.本文选择畜禽养殖中使用较多的6种抗生素作为目标物质,采用超声-Fenton氧化技术进行去除.通过设置单因素实验考察了超声能量密度、H2O2浓度、pH值、n(H2O2)/n(Fe^2+)对抗生素去除的影响,并利用响应曲面法研究了各个因素的交互性影响,拟合出去除抗生素的最优条件.结果表明,通过单因素试验筛选出的最佳反应条件为:pH=4,H2O2浓度为0.04 mol·L^-1,n(H2O2)/n(Fe^2+)=10,超声能量密度为0.050 kW·L^-1,在此条件下四环素、土霉素、金霉素、磺胺甲恶唑、磺胺甲基嘧啶、磺胺嘧啶的去除率分别为91.90%、93.65%、86.09%、87.30%、77.54%、88.21%;再经由响应曲面法进一步优化实验方案得出优化条件为:pH=3.80,H2O2浓度为0.04 mol·L^-1,n(H2O2)/n(Fe^2+)=10.9,超声能量密度为0.055 kW·L^-1,在此条件下四环素、土霉素、金霉素的去除率分别为92.04%、94.23%、88.46%,磺胺甲恶唑、磺胺甲基嘧啶、磺胺嘧啶的去除率分别为87.98%、80.78%、89.58%,养分TN、TP、TK的保留率分别为99.1%、98.6%、100.2%.可见,超声-Fenton氧化法对沼液中抗生素的去除效果良好,同时又可保留其养分.响应曲面法对优化超声-Fenton氧化去除沼液中的抗生素具有实际应用价值,这为沼液中抗生素的去除提供了一条可能的途径.

电氧化耦合纳滤工艺处理微污染苦咸水研究

针对抗生素污染引起的微污染苦咸水问题,本研究采用电氧化耦合纳滤工艺对其进行处理,使其达到净化效果。考查不同的电导率、电流密度、初始微污染物浓度、错流速度和有机物含量等条件下,耦合工艺的净水效能。结果表明,电导率对于去除水中抗生素类物质有明显的效果,尤其在电流密度 10 mA/cm;和电氧化时间 2 min 条件下,对微污染苦咸水中抗生素的去除最为高效,可将原水中 SMZ 降解到痕量。在短期实验中,耦合系统对水中抗生素的去除可以达到 100%,同时纳滤对天然有机物有很明显的截留效果。在多周期实验中,耦合系统对水中抗生素、天然有机物和盐类的去除可以达到100%、90%和90%,且随着运行时间的增加出水水质较为稳定。通过研究多周期实验膜污染情况,发现膜污染主要发生在纳滤的前期,有机物浓度是影响膜通量的主要因素;且对纳滤膜表面进行成分测试和扫描式电子显微镜-X 射线能谱分析,结果表明纳滤膜截留大量的有机、无机物。可见,经过电氧化预处理耦合纳滤工艺可协同实现降解抗生素、去除有机物和脱盐的目的。

人工湿地对水产养殖废水典型污染物的去除

考察了5种常见湿地植物黄菖蒲、芦苇、千屈菜、再力花和香蒲对水产养殖废水的净化能力以及生理生长指标,结果表明,黄菖蒲的氮磷吸收能力最强而芦苇较差。构建黄菖蒲、芦苇水平潜流人工湿地研究植物对水产养殖废水典型污染物的净化效果的影响,发现两者对COD、TP、TN和抗生素均有较好去除效果。其中,黄菖蒲湿地对TN的去除效果(HRT=4 d,去除率71%)显著优于芦苇湿地(HRT=4 d,去除率29%),分析其原因在于黄菖蒲湿地因其较强的吸收能力和反硝化作用使其对高NO_3^--N废水有较好的去除效果。研究中还发现,水力停留时间对TN、NO_3^--N、NH_4^+-N和NO_2^--N的去除效果有较大的影响。两种湿地对恩诺沙星的去除效果优于磺胺甲恶唑和氟甲砜霉素,不同人工湿地植物对3种抗生素的去除效果差异不大,水力停留时间对磺胺甲恶唑的去除有显著的影响。

水合氧化铁改性竹炭去除水中磺胺甲噁唑

研究了水合氧化铁（HFO）改性竹炭对水中磺胺甲噁唑的去除效果,考察了磺胺甲噁唑初始浓度与初始p H对去除效果的影响,并对去除过程中磺胺甲噁唑及其产物的发光细菌的急性毒性进行了评价。实验结果表明,采用X射线光电子能谱（XPS）及红外光谱（FTIR）对改性竹炭进行表征确定水合氧化铁负载改性的方法是可行的,改性竹炭能显著提高竹炭对水中磺胺甲噁唑的去除效果,在磺胺甲噁唑20、40和80 mg/L 3个初始浓度条件下,在HFO改性竹炭反应体系中,其反应速率常数为原竹炭的19.0-32.2倍;改性竹炭对水中磺胺甲噁唑的去除过程符合准一级动力学,反应速率常数随初始浓度的升高而减小,反应速率常数随p H的变化规律为p H 8〉p H 4〉p H 1,表明水中磺胺甲噁唑以阴离子形态存在时更易于去除;改性竹炭去除磺胺甲噁唑的过程中有反应产物生成,发光细菌毒性测定结果表明,反应体系的发光抑制率从反应起始时的96.1%下降到了84.2%（144 h）,说明采用HFO改性竹炭去除磺胺甲噁唑有利于减弱反应体系的毒性。