申请日2013.04.11
公开(公告)日2013.06.19
IPC分类号C02F9/12; C02F1/30
摘要
本发明涉及一种利用辐照降解废水中激素类药物黄体酮的方法，该方法包括：将含黄体酮污染物的废水溶液，用一定剂量的电子束加速器辐照技术进行辐照处理，辐照使废水溶液中的黄体酮分解。该方法通过低剂量辐照能快速有效地降解废水中的黄体酮，使废水中黄体酮浓度达到安全排放标准，且易于操作，无附加毒性，无残留危害。
权利要求书
1.一种利用辐照降解废水中激素类药物黄体酮的方法，其特征在于：将含黄体酮污染物的废 水溶液，用电子束加速器辐照技术进行辐照处理，使废水溶液中的黄体酮分解。电子束加速 器辐照剂量低于15kGy。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：所述含黄体酮污染物的废水溶液的黄体酮浓度 为0.1ppm～2.0ppm。
3.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于：所述电子束加速器辐照剂量为1.3kGy～14.7 kGy。
4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：在用电子束加速器辐照技术对含黄体酮污染物 的废水溶液进行辐照处理之前，向废水溶液中加入絮凝剂，并进行沉淀、过滤。
5.根据权利要求1或4所述的方法，其特征在于：在用电子束加速器辐照技术对含黄体酮污 染物的废水溶液进行辐照处理之后，将处理后的水溶液进行沉淀、过滤，然后进行排放。
说明书
一种利用辐照降解废水中激素类药物黄体酮的方法
发明领域
本发明属于废水处理领域，尤其涉及一种利用辐照降解废水中激素类药物黄体酮的方 法。
背景技术
黄体酮，又称孕酮，是一种重要的甾体激素，结构为Δ4-3-酮的C-21-甾体。临床医学 上，黄体酮用于先兆性流产、习惯性流产等闭经或闭经原因的反应性诊断等，它对子宫内膜 的分泌转化、蜕膜化过程、维持性周期及保持妊娠等起重要的作用，也是女用甾体口服避孕 药的主要成分，但大剂量使用时会抑制垂体促性腺激素的分泌，产生抑制排卵作用。近年来 研究表明，黄体酮的作用已远超出生殖功能的范畴，它不仅可在神经系统中合成分泌，又能 影响神经系统的结构和功能，可以用于治疗顽固性腹水、睡眠暂停综合征、慢性呼吸衰竭和 输尿管结石等，在临床上起着越来越重要的作用。而且，由于黄体酮对雀斑美容的良好疗效， 所以也被广泛的应用于化妆品中。
随着黄体酮的广泛应用，其生产应用过程中所产生的废水对环境污染也日益加剧，给 人类健康带来了严重威胁。药物中的黄体酮经过人体或动物体吸收代谢后排入污水系统或环 境水体，个人护理品中的黄体酮使用后直接进入污水管网中。由于黄体酮的使用量较大且缺 乏具有针对性的水处理工艺，致使大量黄体酮进入环境中。而且由于医药业和化妆品行业大 量而频繁地使用，导致黄体酮形成以痕量浓度长期存在于水环境之中的假性持续性现象，在 地表水体和地下水体中，都有一定数量的黄体酮存在，且具有很强的持久性和潜在的生物累 积性，可能转化、生物降解、吸附在污泥上，最终出现在河流、湖泊，一旦流失到环境受纳 体中，可能诱发土壤或水生栖息物等的物化或生化功能的改变。黄体酮没有特异性，对所有 的生命有机体均可产生生物效应，即便是在低于ng/L浓度级也会产生内分泌效应，它能稳定 地吸附在微小颗粒的表面且有较高的生物累积潜能，如影响到其他生物体的生理结构、导致 出现药物抗性等，给生态环境和人类健康带来了一定的潜在风险。
目前，污水处理厂在处理医院废水和生活污水时，一般都是采用的常规处理技术和工 艺，无法彻底清除水中的黄体酮，当自来水厂采用地下水作为饮用水源时，通常不能把黄体 酮减少到可以接受的浓度。通过间接可饮用水的回用、城市污水处理厂的排放，黄体酮可能 暴露于环境并最终存在于饮用水中。而国内外处理黄体酮废水的方法主要有物化法、生化法 等。研究表明，上述处理方法均存在一定的局限性。物化法处理过程受到pH值、氧化剂投 加量、反应温度、反应时间等因素的影响;生化法还要受到微生物生长状况的限制。这两种 方法过程复杂繁琐、所需时间长、易引起二次污染、而且处理效果差。因此，提供一种处理 时间短、去除率高、易于操作、无二次污染的新的处理黄体酮废水方法，是亟待解决的问题。
发明内容
本发明的目的在于克服上述不足，提供一种利用电子束辐照降解废水中激素类药物黄 体酮的方法，该方法能快速有效地降解废水中的黄体酮，易于操作，无附加毒性，无残留危 害。
辐照技术是利用电子加速器(0.2MeV～10MeV)产生的电子束或放射性同位素(Cs-137 或Co-60)产生的γ射线的能量转移给被辐照物质，电离辐射作用到被辐照的物质上，产生 电离和激发，释放出轨道电子，形成自由基，控制辐照条件，使被辐照物质的物理性能和化 学组成发生变化并能使其成为人们所需要的一种新的物质，或使生物体(微生物等)受到不 可恢复的损失和破坏，达到人们所需要的目标。辐照技术应用广泛，在放射线的照射下，水 分子会生成一系列具有很强活性的辐解产物，如·OH、·H、H2O2等。这些产物与废(污) 水中的有机物发生反应，可以使它们分解或改性。本发明的方法就是利用电子辐照技术来处 理废水中的黄体酮污染物，电子束辐照残留有黄体酮的水体，水经过辐照产生化学反应，生 成氧化性极强的·OH、·H等自由基，可以与黄体酮发生反应，使黄体酮降解，达到排放标 准。由于辐照技术存在处理时间短、处理效率高、操作简便、无二次污染等优点，因此废水 中黄体酮可采用辐照降解工艺进行处理。
本发明的目的是这样实现的：将含黄体酮污染物的废水溶液，用电子束加速器辐照技 术进行辐照处理，使废水溶液中的黄体酮分解，电子束加速器辐照剂量低于15kGy。辐照后 溶液用HPLC(高效液相色谱法)分析，检测黄体酮的辐照分解情况，可以发现经过辐照大 部分黄体酮被分解。黄体酮的分解率是指辐照去除的黄体酮量与初始废水中黄体酮含量之比。 在用电子束加速器辐照技术对含黄体酮污染物的废水溶液进行辐照处理之前，可以向废水中 加入絮凝剂，并进行沉淀、过滤;在用电子束加速器辐照技术对含黄体酮污染物的废水溶液 进行辐照处理之后，还可以将处理后的水溶液引入终端处理系统，进行沉淀、过滤，然后进 行排放，如附图1所示。
废水中黄体酮的含量通常不高，因此通过低剂量辐照可以使废水中黄体酮浓度达到安 全排放标准，即电子束加速器辐照剂量低于15kGy时就可以使废水中黄体酮浓度达到安全排 放标准。考虑工艺可行性，电子束加速器辐照剂量优选从1.3kGy～14.7kGy，辐照剂量过低 则降解效果不明显，辐照剂量过高会导致辐照成本增加。
因为废水中黄体酮的含量通常不高，黄体酮废水溶液的黄体酮浓度为0.1ppm～2.0ppm。 配制模拟含黄体酮废水浓度分别为0.1ppm、1.0ppm、2.0ppm，辐照剂量为1.3kGy，每个实 施例进行2个平行样实验。发现在此剂量时，绝大部分的黄体酮被降解。证明电子加速器辐 照技术可以有效的处理低浓度含黄体酮废水，且黄体酮的分解率与水体中黄体酮的浓度高度 相关，2.0ppm的黄体酮在1.3kGy时可达到分解率90.23%。
将黄体酮的浓度固定为1.0ppm，进一步研究了低剂量范围内黄体酮的分解与辐照剂量 的关系，结果如图2所示。从图2可以看出，随着辐照剂量的增大，黄体酮被很快分解，在 辐照剂量为1.3kGy时有大约94.69%的黄体酮被分解，而且分解率随辐照剂量的增大而增加， 辐照剂量为14.7kGy时有大约98.99%的黄体酮被分解。该结果表明，含一定浓度黄体酮的 废水溶液，随着辐照剂量的增加，黄体酮的分解率增大，而且分解率与辐照剂量呈线形关系。 根据工艺可行性分析，由于大的辐照剂量需要大的能量消耗，所以，本研究中最高辐照剂量 为14.7kGy。
本发明的有益效果是：建立了电子加速器辐照技术用于废(污)水中黄体酮污染物的 处理方法，该方法通过低剂量辐照能快速有效地降解废水中的黄体酮，使废水中黄体酮浓度 达到安全排放标准，易于操作，无附加毒性，无残留危害。