[发明专利]一种光电生物芬顿反应器及其制备工艺、利巴韦林废水处理工艺

说明书

本发明涉及一种光电生物芬顿反应器及其制备工艺、利巴韦林废水处理工艺，属于污水净化与废水资源化利用技术领域。制备工艺如下：1、制备S‑MFO催化剂；2、制备S‑MFO电极片；3、培养阳极微生物；4、搭建芬顿反应体系；5、以步骤2获得的S‑MFO电极片为阴极，以步骤3培养的微生物放入阳极室，碳刷作为阳极放入反应器中，用导线连接阴极阳极并外接电阻形成闭合回路，S‑MFO电极下面放入曝气泵来提供芬顿反应中所需要的氧气。本发明的S‑MFO催化阴极耦合生物光电芬顿优化处理工艺，实现了抗生素利巴韦林的有效去除，使难降解的利巴韦林废水得到有效的处理和回收。

技术领域

本发明涉及一种光生物电芬顿反应器及其制备工艺、应用，属于污水净化与废水资源化利用技术领域。

背景技术

自新型冠状病毒(COVID-19)爆发以来，世界进入了严峻而充满挑战的时期。COVID-19的流行对人们的健康造成了极大的危害。根据COVID-19诊疗方案，利巴韦林等抗病毒药物广泛用于COVID-19的治疗。COVID-19期间大规模使用利巴韦林导致废水中利巴韦林的浓度大幅增加，尤其是制药厂废水和医院废水中。利巴韦林对人类健康和生态有巨大影响。使用人类诱导的多能干细胞进行的体外生物测定表明，利巴韦林可能导致DNA损伤和活性氧的积累。大量的抗病毒药物及其代谢物释放到环境水域中，会导致野生动物出现耐药病毒株，其体内的病毒可能通过快速突变产生耐药性。

利巴韦林废水属于难降解废水。传统的难降解有机物废水多采用普通的气浮，吸附，过滤，臭氧氧化，氯化法，微电解等方法，这些工艺普遍存在处理效率低下，成本较高等缺点。

因此，亟需出现一种能解决上述技术问题的利巴韦林废水净化设备。

发明内容

本发明针对上述现有技术存在的不足，提供一种新型的光电生物芬顿反应器及其制备工艺、应用，本发明的处理工艺，实现了利巴韦林的有效去除，使难降解的利巴韦林废水得到有效的处理和回收。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

本发明的目的之一是提供一种高效处理利巴韦林抗生素废水的光电生物芬顿反应装置，包括阴极室1及阳极室2，其特殊之处在于：阴极室1内使用 S-MFO电极3作为阴极，阳极室2内使用碳刷4作为阳极，阳极室2内还填充有用于提供微生物附着点的活性炭生物电极9，阴极室1及阳极室2通过质子交换膜10隔开,S-MFO电极3及碳刷4由导线5进行连接，并串联一个外接电阻6，在阴极室1上方设有用于模拟太阳光的氙灯7，阴极室1内设有用于提供氧气的曝气泵8。

本发明的目的之二是提供一种光电生物芬顿反应装置的制备工艺，其特殊之处在于包括以下步骤：

1)制备S-MFO颗粒

将1.69g的MnSO₄·H₂O、5.56g的FeSO₄·7H₂O、4.936g的Na₂S₂O₃放入50ml 去离子水中搅拌均匀后倒入含有3.78g的50mL草酸水溶液中，水浴60-80℃加热20分钟，生成的橙色沉淀物洗涤后烘干；

优选的，所述生成的橙色沉淀物经去离子水和乙醇分别洗涤三遍，放入烘箱中60度烘干；

2)制备S-MFO阴极

将步骤1)制备好的S-MFO颗粒，加入PVDF，PVP,DMF，其中S-MFO颗粒、 PVDF、PVP、DMF的质量比分别是20％：5％：3％：72％，将溶液搅拌均匀后得到 S-MFO溶液，将碳毡放入制备好的S-MFO溶液中，碳毡充分吸收S-MFO溶液后，将吸收充分的碳毡放入管式炉中，500℃烧制2小时，最终获得S-MFO电极3；

优选的，所述溶液搅拌均匀是将溶液放置于磁力搅拌器上搅拌12小时；

3)产电微生物阳极的培养