[发明专利]一种利用纳米零价铁快速去除甲硝唑的方法及其应用

说明书

技术领域

本发明属于环境化学领域，特别涉及一种利用纳米零价铁快速去除甲硝唑的方法及其应用。

背景技术

甲硝唑(metronidazole，MNZ)，俗称灭滴灵，为临床常用的硝基咪唑类抗生素之一，具有抗菌和消炎的作用，在中国和欧美各国得到广泛应用，主要治疗厌氧菌和原生动物如阴道毛滴虫和贾第鞭毛虫引起的感染。我国甲硝唑原料药生产能力和产量较大，国内甲硝唑片剂生产企业有120多家，2000年的产量为27.93亿片，2001年比上年压产11％，产量为24.88亿片，占我国片剂总量的0.4％。我国甲硝唑输液生产厂有120多家，2000年产量1.31亿瓶；2001年总产量增长到1.67亿瓶，已占全国输液产量的3.8％。近几年，甲硝唑的生产企业、产量仍呈大幅增长趋势。甲硝唑生产过程废水量排放较大，如国内某甲硝唑生产排放废水500m³/日，该厂每年废水排放量高达18万立方米。而全国百余家的甲硝唑生产企业，可知每年排放的甲硝唑废水量是相当巨大的。且废液中残留的甲硝唑浓度较高，一般条件下甲硝唑残余浓度为50-500mg/L。如此大量且高浓度的甲硝唑生产废水如不进行有效的治理，将引起很大的危害。就甲硝唑废水而言，该废水在排入水体后，会通过食物链的富集作用进入人体，而对人体产生毒害作用。该抗生素对人体有多种毒副作用，尤其具有潜在致癌性和致遗传变异作用。

此外，该抗生素还作为饲料添加剂到家禽和鱼类饲料中，以驱除动物体内寄生虫。由于此抗生素易溶于水，难生物降解，传统的污水处理方法难以将其去除，导致其在生态环境中的蓄积，如其在动物体内，养殖场废水，特别是在肉类加工厂废水的积累。污水处理厂出水中甲硝唑药物的浓度已达到引发人与生态环境逆向效应的水平。因此，甲硝唑等抗生素污染的处理技术受到了人们的广泛关注。

目前甲硝唑的去除方法主要包括物理吸附法、光降解法、生物方法以及射线照射法，但是这些方法均有不足之处：物理吸附法只是单纯地将废水中的污染物富集分离，只是将污染物进行了转移，并没有把污染物降解去除，效果并不理想；光降解法中需要光作为催化动力，光催化剂如TiO₂存在回收困难等问题，不经济；生物法处理时间长，效果缓慢；射线照射法是一种新的处理技术，但该技术的基建投资较大，所用辐照源也较贵，不经济也不实际。因此，有必要寻找一种无需后续激发手段且其降解效率能够满足工程需要的技术来处理该类抗生素废水的污染问题。

发明内容

本发明的首要目的在于克服现有技术的缺点与不足，提供一种利用纳米零价铁(nanoscale zero-valent iron，NZVI)快速去除甲硝唑的方法。

本发明的另一目的在于提供所述利用纳米零价铁快速去除甲硝唑的方法的应用。

本发明的目的通过下述技术方案实现：一种利用纳米零价铁快速去除甲硝唑的方法，包含以下步骤：将含有甲硝唑的溶液的pH值调节为3～9，接着加入纳米零价铁，搅拌即可；

所述的纳米零价铁优选为粒径为20～60nm的纳米零价铁；

所述的纳米零价铁优选通过液相化学还原法制备得到；

所述的纳米零价铁更优选通过包含以下步骤的制备方法得到：

(1)将含有铁离子或亚铁离子的盐溶解于乙醇水溶液中，接着加入用量与铁离子质量相等的聚乙烯吡咯烷酮(PVP K-30)；

(2)然后将还原剂溶解于乙醇水溶液水，再按照还原剂与铁盐的摩尔数之比不小于2倍的化学计量比，将溶剂为乙醇水溶液的还原剂水溶液与步骤(1)最终得到的溶液混合，在氮气的保护下搅拌进行反应；所用的乙醇水溶液中预先通氮气去除溶液中的溶解氧；

所述的含有铁离子或亚铁离子的盐优选为FeSO₄、FeCl₂、Fe₂(SO₄)₃或FeCl₃中的至少一种；

所述乙醇水溶液的浓度优选为含乙醇体积百分比为10％～50％；

所述的还原剂优选为NaBH₄、KBH₄或N₂H₂中的至少一种；

所述的纳米零价铁用量优选为每升含有甲硝唑的溶液中投放0.03～0.5g纳米零价铁；

所述搅拌的条件优选为180rpm，搅拌2～120min；

所述利用纳米零价铁快速去除甲硝唑的方法应用于去除污染环境的甲硝唑。

本发明相对于现有技术具有如下的优点及效果：