超声空化效应降解抗生素废水研究
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摘 要：抗生素是一种治疗疾病的不可缺少的药物，主要可以治疗人类以及其他动物的出现细菌感染的情况。但是，关于抗生素废水降解，这方面的调查却十分不被重视。 基于此，本文针对超生空化效应降解抗生素废水进行基本介绍，对影响超声降解的主要因素进行探索， 着重介绍了超生空化效应降解的具体问题和相关情况。
关键词：超声空化;降解;抗生素;因素
DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2019.23.189
0 引言
自科学家在1928年发现，由青霉菌而诞生的青霉素以来，已经开发和使用了100多种抗生素。有效保护地球上各种生物的健康。然而，制药行业的一些素质低下的工作人员，为了能够获得巨额利润，并且缺乏合理的医疗技术和药物管理的混乱等，使得青霉素在进行使用的时候经常超过标准造成危害，甚至出现选择使用的时候和实际要求出现型号差异。目前，很多抗生素类的药物逐渐开始对人类以及周围环境形成很大隐患，而且抗生素因为其自身特点十分稳固且复杂，以及其自身带有很大毒性，因此被自然环境进行微生物讲解的时候十分困难。因此，一直以来很多科学家都在探索这方面的手段，出了无二次污染的超声空化降解方法来进行抗生素降解，这种方法不仅对于抗生素，对于农药染料等有毒物质，以及一些有机物废料都能够很有效的进行清洁。
1 影响超声降解的主要因素
随着我国科学技术发展的持续更新，对于超声波相关探索更加有用。而且，和液体物质有关系的超声处理方法都是因为超声空化来进行动力提供，超声空化代表超声波的时候液体物质里面的气泡出现快速，反复生长-闭合-破碎运动的情况，并且因此而产生的很多物理情况。因为超声空化探索需要极高的专业知识，和很多学科有直接联系，比如声学，化学，光学和流体力学。在实际探索的时候，不能把空化效应和机械效应以及光电效应进行隔离，因此对于超声空化现象的探索十分不受追捧。可是，因为空化引起的物理，化学，生物等这些性质有十分深入的理论和可以进行实际应用的价值。比如，空化气泡的破裂在空化周围的非常小的空间中产生微喷射并辐射空化噪声。由气泡破裂产生的高温和高压可用于清洁，切割，破碎物体，改善材料的表面性质，以及加强该过程。这些因素对超声波中的成核，空化气泡振动，生长和坍塌具有显著影响。进而影响有机物的降解效果。
1.1 液体的温度
当持续升温的时候，液体物质的蒸气压出现上升现象，空化效应下降。虽然提高温度有利于更快的化学反应，但空化效应的超声波降解是因为？OH等自由基和高温热解等机理而出现。几项实验研究表明，超声空化在温度合理偏低的时候更容易使用，比如在室温下。当超声降解甲胺磷时，发现20至50℃之间的温度控制对反应速率几乎没有影响，这个现象的产生是因为在温度偏高的时候液体物质里的反应加速，可是超声空化的情况降低;在低温下，反应速率不如在高温下高，但空化效应比在高温下更适合使用。
1.2 液体的pH值
pH值能够使得物质的物理和化学性质出现很大的变化，使得溶液中有机物的有关情况出现差异，而且，会在一些情況下使得有机物超声降解的效率出现偏差。通过超声降解甲基橙废水表现出pH对降解效果的影响。在使用超声波且没有pH（接近中性）调节的情况下，以及使用酸性物质将值调整到2.8的溶液，进行超声处理90分钟，发现酸性条件下的脱色率显着高于中性条件下的脱色率。这是因为甲基橙的分子结构和颜色随pH的变化而出现差异。在pH6.5时，甲基橙以偶氮结构存在。
2 超声空化效应对有机物的降解
2.1 有机染料的降解
染料废水在一般情况下排废水量很多，色度浓，COD比较高，BOD比较少，有很多种元素组成，毒性十分激烈，在进行降解的时候十分不容易，是一种复杂的工业废水。目前，很多科学家对于超声空化降解进行了深入探索，尤其是对于染料废水的降解，有很大的理论支撑，也应用在实践里。在进行实验的时候，对三苯甲烷染料罗丹明B进行探索的时候，分析了超声波功率，声强和pH值的影响[1]。
2.2 农药的降解
农药废水作为一个结构十分复杂的废弃溶液物质，是几乎无法进行传统生物处理的物质。科学家采金红石型TiO2，在进行高温活化之后作为催化剂，不同情况的甲基对硫磷超声波降解的影响。结果表明：超声波频率为40kHz，催化剂用量为1000mg/L，温度为20℃，输出功率为50W.pH=5.00，60min超声波辐射后，降解率可达到95%以上。
2.3 酚类的降解
含酚废水是当今世界上最危险的工业废水之一。从许多工业部门排出的废水中含有酚类，例如天然气，焦化，炼油，冶金，机械制造，玻璃，油漆等。在空气和氩气条件下超声空化降解2-，3-和4-氯苯酚。结果发现，在空气速率4.5-6.6mMmin-1和氩气的速率为6.0-7.2mMmin-1时，降解初始阶段100mM氯酚的降解速率符合一级反应动力学。自由基清除剂t-BuOH可以有效地防止氯酚的超声空化降解反应，但反应不能完全停止。
3 超声空化效应对抗生素废水的降解探讨
抗生素的化学性质通常是稳定的并且对普通微生物具有抑制作用。从上述综述可以得出结论，超声波在结构降解和微生物抑制方面具有显着优势。对超声波降解抗生素废水，提出以下几点进行试验：超声空化效应与TiO2，O3，零价铁等其他技术相结合，提高了抗生素废水的COD去除率，提高了处理效果。
4 结束语
超声空化是一种十分值得探索的课题，其身为一门十分复杂的流体动力学领域的课题，对超声空化进行深入探索，对其理论知识进行分析讨论，能够使得其机理情况被发掘出来，对于超生空化进行数据的记录和计算，并且对其进行科学的实验进行探索，能够在很大程度上对其规律进行掌握使用。经过大功率超声出现很大发展，超声空化已经使得物理，化学，生物等多方面科技领域发展应用。液体的超声空化降解方法等将会受到更深入了解。
参考文献：
[1]佚名.超声空化技术在化工领域的应用研究进展[J].应用化工，2018，47（08）：203-207.
2018年山东省住房城乡建设科技计划项目，项目名称：超声空化降解水中抗生素的研究，项目编号：2018-K7-07
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