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第37卷第1期
2021年1月
文章编号：1671-8909 (2021 ) 1-0036-002
刘发强，黄蕾，夏培蓓，宋晶晶，陈翰东，李玉梅
(新疆工程学院，新疆乌鲁木齐830091 )
摘要：由于抗生素废水生物毒性大、含有抑菌物质等，传统物理吸附法、生物处理法很难对其有效降解，特别是废水中抗生素含量较低的时候效果更差。当今世界各国都对抗生素废水处理给予了重视，这已经成为了一个世界性难题。为解决抗生素废水导致的环境危机，人们不断进行问题解决方法探究。其中光催化技术由于其适用范围较广、反映速率快、无污染或少污染等优势，在抗生素废水处理方面得到了广泛关注。 关键词：光催化；工业废水；降解抗生素
中图分类号：TB33 ; 0643.36 ;X703 文献标识码：A
〇引言
为有效解决抗生素水污染问题，学术界在这方面投 入了高度重视，具体处理方式大体可以归结为两类：一 是通过细菌、真菌及植物等生物技术进行抗生素废水处 理；还有就是利用物理化学方法，对抗生素废水采取吸 附、水解以及氧化、还原等方式处理。现有抗生素废水 处理方式虽然有一定效果，但是效果并不理想，因此很 多学者对这方面问题进行深入探究，并将目光聚焦在了 光催化技术方面。针对上述情况的考量，在本文研究中 对近几年光催化技术降解类抗生素废水展开讨论，通过 分析为切实解决抗生素废水处理提供帮助与指导。
1抗生素废水的处理方法
1.1生物处理技术
生物处理技术是污水处理领域的常用工艺，具有高 效、低廉、节能的处理优点。生物处理技术主要可分为 好氧处理法和厌氧处理法。（丨）好氧生物处理。这种处 理方法是曝气条件下，使废水中溶解性有机物转变成为 不可溶的固体，达到进行污废水净化的目的。活性污泥 法的改进以及序批式活性
污泥法（SBR)法是最常用的 两种好氧生物处理工艺。虽然该处理方式有一定效果，但是好氧处理需要消耗氧气，因此应有曝气装置；而且 处理后会存在大量剩余污泥。不过这种处理方式，若是 条件适宜的状态下，可以将废水中有机物大量去除，以保障水质质量。（2)厌氧生物处理技术。厌氧处理即在 缺氧或厌氧条件下，通过厌氧微生物或兼性微生物将废 水中的有机物代谢掉的方式。经过代谢的有机物会被分 解为甲烷、二氧化碳以及水等。这种处理方式对于有机 物浓度较高的废水也适合，而且不会有大量污泥产生，与好氧处理方式相比更节能。
1.2物理处理法
这种处理方式只是抗生素废水处理的辅助工具，主 要是在进行抗生素废水处理的过程中，为保障处理效果，通常会选择物理处理法将水中悬浮物等降低，或者降低 水中的生物抑制性物质含量。像废液中药剂回收、难生 化废水预处理以及深度处理方面，这种工艺应用较多。在实际处理的过程中，主要采取混凝、沉淀、吸附以及 膜分离等技术进行处理。
自动旋转喷雾喷头1.3化学处理技术
化学处理方式在废水处理方面也较为常见，特别是 对于像抗生素废水这种高浓度、高毒性的废水，化学处 理方式可以将水中的有机污染物直接氧化成为无机物，亦或是将其转变成为低毒容易生物降解的中间产物，为 进一步处理带来更多便利。
2光催化技术降解工业废水中抗生素的处理方法研究
2.1 W03纳米片光催化降解抗生素的应用
分析w o3纳米片能带结构结果我们可以发现,
基金项目：新锶T.程学院科研育人项目（2019xgyll2112)，大学生创新训练项目（S202010994002)。
作者简介：刘发强（ 1983-)，男，硕士研究生，副教授，研究方向：环境化学及光催化技术。通讯作者：李玉梅（1981-)，女，博士研究生，副教授, 研究方向：无机材料。
收稿日期：2020-12-16
第37卷刘发强等.光催化技术降解工业废水中抗生素的研究• 37 •
W03纳米片的带隙较窄，价带（光催化氧化）合适，能够产生羟基自由基，这为光催化降解提供依据。部分 彩产品生产（纺织印染领域）通常需要使用大量的有 机染料。排入水体最初一个时段，大部分染料处于无毒 状态，但废水中的既存中、重金属离子极易与此类染料 结合，就此形成高毒复合物，从而导致水体受到这种高 毒复合物污染。RhodamineB(罗丹明B)是一种阳离 子碱性染料，这种染料来源于人工合成，桃红，故也 叫做玫瑰红B，罗丹明B分子内的苯环结构至少为两个。由于
全国身份证验证系统具有苯环结构、稳定性超强，所以既有生、化技术 均无法处理这种物质。但光催化体系则不然，因为其三 氧化钨纳米材料（片状）光催化活性理想，Rhodamine B降解能力较强。氙灯是Rhodamine B降解体系的阳光 模拟光源。W03纳米片（0.05 g)加入后照射240 min，在反应时间递延过程中，染料液体彩不断变淡。如果 将0.1 g光催化剂加入并照射1h、2 h、3 h、4 h，能获 得多85%染料脱率，从而证实：光降解效率与光催 化剂含量之间具有正相关关系，三氧化钨纳米片可有效 光催化 Rhodamine B。
2.2 Bi203光催化降解抗生素的应用
数字式水表
羟基自由基同样有可能来自纳米管，这种可能性 从理论层面奠定了光催化降解。关于光催化过程中的 Bi203纳米管功能，我们可以通过四环素废水、环丙沙 星废水来进行确证。广谱型抗菌药物环丙沙星产生的废 水不可以直接排放进自然水系，而必须展开适当处理，所以相关实验分析必须展开，以此来分析与其环境保护 之间关系，确保环境不会因这种废水排放受到抽害。关 于环丙沙星废水处理，现行有效及应用较多的降解技术是光催化氧化技术，体系降解过程中一般需要用氙灯 (150 W)来进行阳光模拟，同时基于滤光片将一些光 源滤去，随之再把纳米管（Bi203-15)光催化剂加入其 中，对环丙沙星废水溶液（初始浓度20 mg/L)进行降 解，经过60 m in照射，即能降解约32.94%环丙沙星。四环素废水（20 mg/L)也可以通过光催化氧化法降解，照射时间同环丙沙星废水溶液，时间相同条件下能获得 60.14%光降解率。
基于水体内环丙沙星、四环素降解率，我们能对 氧化铋的光催化性能做出有效评价，即光催化环境、Bi203数量相同的前提下，氧化铋的光催化降解环丙沙星作用低于四环素，因为可见光、60 m in降解时限 前提下，环丙沙星约有34.90%降解率，四环素则为60.14%，后者超出几近一倍。也就此证实：从四环素、环丙沙星降解层面来看，Bi203更适合光催化降解四环 素，也就是说，光降解抗生素实践中，Bi203存在相应 的可选属性。
2.3 lnxBip_x)03微米球光催化降解抗生素的应用
从科研角度来看，理论界目前更关注无机纳米材料改性（基于金属离子掺杂）。以水热合成技术为基础，W u等完成了a-Bi203(Pr3+掺杂）制备，同时证实：可见光下，P r掺杂Bi203(摩尔比3%)可以有效降解2,4-D C P与罗丹明B(RhB)。所以，我们可以金属离子
掺杂为依据将材料属性转充，以此改变物质光催化性能。金属离子掺杂的基本原理主要表现在：将金属离子基于
特定的理化技术向材料晶格结构中引入，以便于新电荷
引进、缺陷形成、晶格类型转化，由此对空穴与光生电
子运动状态产生影响，对其分布状态进行调节，将其材
料能带结构改变，从而改变材料光催化活性。
所谓solidsolution (固溶体）主要指的是在溶剂晶
格内溶进溶质原子并确保溶剂类型相稳定，即在晶体整
体结构、对称性稳定基础上基于特定结晶构造位置相互
置换离子，但改变成分可能会同时改变结点大小、形态 等微观结构。比如，在掺杂离子获取InxBi(2_x>03固溶体
过程中通常会导致晶格结构出现相应的畸变，让其就此
进入一种活化状态（能量高），这对化学反应比较有利。所以在可见光环境中，和未掺杂任何离子的材料相比，掺杂金属离子所获得的固溶体光催化材料的光催化功能
更加强大。
假设目标降解物为模拟型四环素废水，我们来对光
催化活性进行考察。制备过程：将四环素降解溶于水，形成20 mg/L水溶液；结果：60 m in内，InxBi
2-x03固
溶体可降解彡82%四环素。
3结语
随着抗生素应用的增加，而大量抗生素会释放到环
境之中，则给生态系统带来严重的环境威胁，特别残留
在水环境系统中的抗生素，对人类健康还会构成直接威 胁。传统的抗生素处理方法为生物处理技术及化学处理
热转印花膜技术，虽然能够降解废水中的抗生素含量，但效果不是
十分现显著，因此文中从光降解抗生素角度进行研宄，主要介绍了 W03纳米片、Bi203以及InxBi(2_x>03微米球
等光降解的实际应用效果。
参考文献：
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