CN108726829B - 一种原位催化过硫酸盐消减畜禽粪污抗生素的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明针对畜禽固废还田施用存在抗生素和重金属的传播风险公开了一种原位催化过硫酸盐消减畜禽粪污抗生素的方法，通过添加一种促进畜禽粪污中抗生素和铜离子释放的助剂，利用释放出的铜离子催化活化过硫酸盐产生硫酸根自由基消减畜禽粪污固相释放出的抗生素，所述助剂主要成分包括螯合剂和无机酸，所述螯合剂与无机酸的摩尔比为5:1‑7.5:1；所述螯合剂包括乙二胺四乙酸二钠或柠檬酸钠，所述无机酸包括盐酸、硫酸或磷酸。所述助剂与过硫酸盐混合后以0.02～0.5wt％比例添加到畜禽粪污中进行处理,去除率可提高30‑60％。可实现高效原位催化过硫酸盐氧化处理畜禽固废中的抗生素，使产品达到农肥标准的方法。

Description

一种原位催化过硫酸盐消减畜禽粪污抗生素的方法
技术领域
本发明属于环境催化和废弃物资源化利用技术领域，提出一种原位催化过硫酸盐消减畜禽粪污抗生素的方法。
背景技术
随着畜禽养殖业的发展，大量抗生素被用于畜禽养殖产业。然而抗生素在畜禽体内无法完全吸收，30-70％会随粪便排出体外。畜禽粪便作为有机肥是农田抗生素污染的重要来源。
目前处理畜禽粪污的方法主要包括好氧堆肥与厌氧消化，这些方法针对抗生素具有一定的去除效果，但处理后的畜禽粪污中抗生素仍存在较高的污染风险，阻碍其进一步安全利用。针对目前畜禽粪污中抗生素难以去除的问题，本发明提出利用一种助剂促进畜禽粪污中抗生素和铜离子释放，利用释放出的铜离子催化活化过硫酸盐产生硫酸根自由基消减畜禽粪污固相释放出的抗生素，使产品达到农肥标准。
发明内容
本发明通过添加一种促进畜禽粪污中抗生素和铜离子释放的助剂，利用释放出的铜离子催化活化过硫酸盐，产生硫酸根自由基消减畜禽粪污释放出的抗生素，实现高效原位催化过硫酸盐氧化处理畜禽粪污中的抗生素，使产品达到农肥标准。
本发明的具体内容包括：
一种原位催化过硫酸盐消减畜禽粪污抗生素的方法，将助剂与过硫酸盐混合后以0.02～0.5wt％比例添加到畜禽粪污中进行处理,所述助剂主要成分包括螯合剂和无机酸，所述螯合剂与无机酸的摩尔比为5:1-7.5:1；所述螯合剂包括乙二胺四乙酸二钠或柠檬酸钠，所述无机酸包括盐酸、硫酸或磷酸。所述抗生素包括畜禽养殖常用的四环素、磺胺、喹诺酮类抗生素，但不限于此。
进一步，所述畜禽粪污是含固量30％以下的新鲜猪粪、鸡粪、牛粪、及经发酵后生产的沼渣。所述畜禽粪污是半固态、半液态及液态的含固量30％以下的新鲜粪污，尤其适用于养殖场畜禽粪污固液分离之前。
进一步，所述抗生素在畜禽粪污中的浓度范围100-10000μg/kg。
进一步，所述助剂与过硫酸盐按比例混合，摩尔比为20:1～80:1。
进一步，所述过硫酸盐为过硫酸钠、过硫酸钾、过硫酸铵中的一种或几种。
进一步，所述处理过程在室温条件下进行，pH在4～6之间，处理时间4h。
采用助剂协同催化后，在相同的过硫酸盐投加量情况下，对抗生素的降解效果明显提高。具体提高程度与加入的助剂相对比例以及反应条件有关。比较而言，在其他因素相同的情况下，助剂与过硫酸盐比例大于20:1时，且在pH 4-6范围内提高效果显著。
与现有处理方法相比较，本发明提出的处理方法具有显著的特点：
加入一种促进抗生素与铜离子从畜禽粪污中释放的助剂，该助剂可以在铜离子和抗生素复合污染的畜禽粪污中形成活化过硫酸盐的催化位点生成硫酸根自由基，在强化过硫酸盐的催化性能的同时原位去除抗生素，去除率可提高30-60％。可实现高效原位催化过硫酸盐氧化处理畜禽固废中的抗生素，使产品达到农肥标准的方法。
附图说明
图1抗生素助剂协同过硫酸盐去除畜禽粪污中抗生素效果对比图。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明进一步详细说明。
一种原位催化过硫酸盐消减畜禽粪污抗生素的方法，将助剂与过硫酸盐混合后以0.02～0.5wt％比例添加到畜禽粪污中进行处理,所述助剂主要成分包括螯合剂和无机酸，所述螯合剂与无机酸的摩尔比为5:1-7.5:1；所述螯合剂包括乙二胺四乙酸二钠或柠檬酸钠，所述无机酸包括盐酸、硫酸或磷酸，所述抗生素包括畜禽养殖常用的四环素、磺胺、喹诺酮类抗生素。
实施例1
将助剂与过硫酸钠分别按照摩尔为20:1,40:1,80:1混合，以0.1％比例添加到含土霉素1000μg/kg的新鲜牛粪中，牛粪含固量30％。在pH＝4，室温下振荡，4h后土霉素去除率为34.7-67.3％。如表1所示
实施例2
将助剂与过硫酸钠按照摩尔比80:1混合，以0.2％比例添加到含诺氟沙星200μg/kg的沼渣中，沼渣含固量10％，在pH为4-6范围内，室温下振荡。4h后诺氟沙星去除率为51.4-60.1％。如表1所示。
实施例3
将助剂与过硫酸钠按照摩尔比80:1混合，以0.08％比例添加到含磺胺嘧啶1000μg/kg的新鲜猪粪中，猪粪含固量20％，pH＝4，室温下振荡。4h后磺胺嘧啶去除率为50.6％。如表1所示。
实施例4
一种抗生素助剂协同催化过硫酸盐处理畜禽固废抗生素方法成本核算，助剂价格7元/千克，每处理1吨畜禽固废，以用助剂19g计，价格7*19÷1000＝0.13元。过硫酸盐用量1.2g计，1.2÷1000*5.3＝0.006元，需0.13+0.006＝0.136元/吨。
表1.抗生素助剂协同过硫酸盐去除畜禽粪污中抗生素条件优化
Figure BDA0001700289820000031
上述实施例对本发明的技术方案进行了详细说明。显然，本发明并不局限于所描述的实施例。基于本发明中的实施例，熟悉本技术领域的人员还可据此做出多种变化，但任何与本发明等同或相类似的变化都属于本发明保护的范围。

Claims (6)

1.一种原位催化过硫酸盐消减畜禽粪污抗生素的方法，其特征在于，将助剂与过硫酸盐混合后以0.02～0.5wt％比例添加到含有铜离子的畜禽粪污中进行处理，所述助剂主要成分包括螯合剂和无机酸，所述螯合剂与无机酸的摩尔比为5:1-7.5:1；所述螯合剂包括乙二胺四乙酸二钠或柠檬酸钠，所述无机酸包括盐酸、硫酸或磷酸，所述抗生素包括畜禽养殖常用的四环素、磺胺、喹诺酮类抗生素。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述畜禽粪污是含固量30％以下且含有铜离子的新鲜猪粪、鸡粪、牛粪、及经发酵后生产的沼渣。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述抗生素在畜禽粪污中的浓度范围100-10000μg/kg。
4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述助剂与过硫酸盐按比例混合，摩尔比为20:1～80:1。
5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述过硫酸盐为过硫酸钠、过硫酸钾、过硫酸铵中的一种或几种。
6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述处理过程在室温条件下进行，pH在4～6之间，处理时间4h。
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