[发明专利]一种铵离子催化高铁酸钾降解水体中左氧氟沙星的方法

说明书

本发明公开了一种铵离子催化高铁酸钾降解水体中左氧氟沙星的方法。一方面，它解决了现有方法需要外加光能或者电能，且去除时间普遍较长的问题；另一方面，它也达到了利用自然水体中广泛存在的铵离子原位催化高铁酸钾快速去除左氧氟沙星的目的。该发明方法为包括使含有左氧氟沙星的水体保持温度和pH值恒定，然后依次加入催化剂铵离子和高铁酸钾，并充分搅拌进行降解反应；通过上述方案，本发明达到了提高水中左氧氟沙星去除率，并有效降低了反应后左氧氟沙星降解产物的毒性目的。且本发明所提供的实验数据、反应机理以及降解途径等研究成果为后续利用天然水体中的NH₄⁺原位催化Fe(VI)快速去除LEVO的实际开发应用奠定基础。

技术领域

本发明涉及左氧氟沙星降解技术领域，具体地说，是涉及一种铵离子催化高铁酸钾降解水体中左氧氟沙星的方法。

背景技术

左氧氟沙星(LEVO)作为第三代含氟化羧基喹诺酮类抗菌药物，可有效治疗流感和病毒性肺炎等多种疾病。在新冠肺炎大流行期间，LEVO又作为治疗新冠肺炎的主要辅助类药物，目前已被世界各医疗机构大规模广泛使用，这势必引起LEVO生产端和消费端的爆炸性增长，导致大量含高浓度LEVO的制药废水、医疗废水以及生活污水产生；但由于其分子中喹诺酮环具有较强的化学稳定性和显著的生物毒性，使LEVO进入环境后势必会带来一些新的环境问题，若对其置之不理则可能导致严重的环境破坏与生态失衡。

迄今为止，已在地表水、土壤以及底泥中检测到LEVO的存在，很多地方其浓度达到了能引起生物效应的ng·L^-1至ug·L^-1级水平；若高浓度的LEVO长期存在于环境中，必将引起细菌和微生物耐药性增强，同时也会造成水生动物和藻类生理性致畸，由此将导致十分严重的环境问题。

目前主要通过电化学、光催化以及O₃氧化等高级氧化技术对LEVO进行降解，其主要的反应机理都是通过促使氧化剂产生自由基来实现对LEVO的去除；但是，前述方法很多是需要外加光能或者电能，并且去除时间普遍很长，因此急需探索一种更高效便捷去除LEVO的新方法。

发明内容

本发明的目的在于提供一种铵离子催化高铁酸钾降解水体中左氧氟沙星的方法，一方面，它解决了现有方法需要外加光能或者电能，且去除时间普遍较长的问题；另一方面，它也达到了利用自然水体中广泛存在的铵离子原位催化高铁酸钾快速去除左氧氟沙星的目的。

为了解决上述问题，本发明提供如下技术方案：

一种铵离子催化高铁酸钾降解水体中左氧氟沙星的方法，其特征在于，所述方法包括使含有左氧氟沙星的水体保持温度和pH值恒定，然后依次加入催化剂铵离子和高铁酸钾，并充分搅拌进行降解反应；按照上述步骤进行投加后，可以极大的促进水中LEVO的降解去除，实验表明本发明的Fe(VI)-NH₄⁺反应体系中LEVO的去除速率为对应Fe(VI)反应体系(即只有Fe(VI)与LEVO的反应体系)的2.46倍。

进一步的，采用不同配比的硼酸盐缓冲溶液来调节pH值，使其范围为4-10；硼酸盐缓冲溶液是0.2mol/L的硼酸溶液和0.05mol/L的硼砂溶液两者混合而成。

进一步的，反应温度的范围为10-35℃。

进一步的，催化剂铵离子为NH₄Cl。

进一步的，反应初始时高铁酸钾、左氧氟沙星和催化剂铵离子的摩尔量比为10-20:1:1-10。

进一步的，降解反应的时间为60-150s。

与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：