一种利用强化吸附及低电压降解协同去除水体中內源甾体雌激素的方法

一、技术领域

本发明涉及一种去除水中內源甾体雌激素的方法，具体的说是一种利用强化吸附及低电 压降解协同去除水体中內源甾体雌激素的方法。该方法很好的解决了水体中甾体雌激素去除 困难、降解缓慢的难题，减少了甾体雌激素对环境和人类健康的危害。本发明含雌激素水体 修复技术领域。

二、背景技术

甾体雌激素是典型的内分泌干扰物，水中纳克/升级的甾体雌激素即表现出较强的生态和 遗传毒性，造成男性不育、女性生殖器官肿瘤、儿童早熟，野生动物繁殖能力降低等问题。 甾体雌激素可以分为两大类：天然雌激素和人工合成雌激素。天然雌激素又称为内源甾体雌 激素，是指动物和人体内天然存在的雌激素，主要包括有17β雌二醇、17α雌二醇、雌酮和 雌三醇，其中又以17β雌二醇含量最多、雌激素作用最强。

污水处理厂的出水和畜禽的排泄物是环境中内源甾体雌激素的两大主要来源。污水处理 厂现有的常规处理工艺对雌激素的去除效率不高，污水厂尾水中残留的甾体雌激素进入地表 水后，在自然条件下，不能有效、快速降解；研究资料表明，雌激素进入水体后，特别是在 水体中下部的厌氧环境中，经过200-300天，甾体雌激素无明显的降解。

目前，去除雌激素的方法主要有活性污泥法、臭氧氧化法、高锰(铁)酸钾氧化法、光 催化氧化法、电氧化-臭氧协同法等，这些方法对生活污水、制药废水、畜禽养殖废水等污废 水中雌激素的去除表现出了较好的效果；但在地表水体的净化及修复中，则因操作条件、能 耗、运行成本等问题，这些方法不能被广泛采用。因此，高效、低耗的去除水体中甾体雌 激素方法的研发则成为关注的焦点。

三、发明内容

本发明的目的是针对水体中甾体雌激素浓度高、危害大、自然降解率低等问题，旨在提 供一种利用强化吸附及低电压降解协同去除水体中內源甾体雌激素的方法，实现对水体中內 源甾体雌激素的快速、持续性去除，解决了水中內源甾体雌激素去除困难、降解缓慢的难题。 本方法反应周期较短，成本低，减少了內源甾体雌激素对环境和人类健康的危害。

本发明利用强化吸附及低电压降解协同去除水体中內源甾体雌激素的方法，包括如下步 骤：

(1)在含有內源甾体雌激素的水体中插入电极，阳极为石墨电极，阴极为钛电极，电极 间距5-100cm，进一步优选为5-20cm；

(2)利用直流电源，向体系中加低电压，电压范围0.5-1.0V，反应时间3-10天，实现水 体中雌激素的强化吸附；

(3)当水体中內源甾体雌激素的浓度小于0.1mg/L时，利用直流电源，向体系中加高电 压，电压范围2.5-5.0V，反应时间为3-8小时，实现石墨电极的原位修复及体系持续去除甾体 雌激素的能力。

步骤(1)水体中內源甾体雌激素的浓度≤2mg/L，水体pH值为6.0-8.0，温度为5-30℃。

步骤(3)中所述高电压的电压范围优选为3.0-4.0V。

本发明相比现有技术具有的有益效果：

本发明提供一种全新的去除水体中雌激素的方法，具体的说，就是在水中先引入外加低 电压，提供额外电子受体，使甾体雌激素被吸附到石墨电极上，在石墨电极上形成甾体雌激 素络合物，当水中检测不到雌激素时，向反应体系加载较高电压，使得石墨电极上的甾体雌 激素络合物得以矿化，实现电极的原位修复，恢复系统对甾体雌激素的持续去除能力。

与现有类似方法相比，本发明中外加低电压容易获得，与传统的电催化氧化方法相比， 本发明能耗较低；阳极材料选用石墨，与其它电极相比，对该电极雌激素具有好的强化吸附 效果，且石墨价格低廉，在自然水体环境中便于日常管理与维护；电极活化方案简单，仅仅 采用2.5-5.0V电压通电3-8小时即可，真正实现了电极材料的低耗、原位活化。因而，本发 明具有处理效果好，运行成本低，关于管理等优点，易于推广。

四、具体实施方式

实施例1：

水体中混合雌激素的浓度1.0mg/L，pH为7.0，水温为15℃。在水中插入电极，阳极为 石墨电极，阴极为钛电极，电极间距15cm；向电极上加载0.5V直流电压，反应时间6天， 水中雌激素的去除率为95％。将电压升高至3.0V，并保持8小时，钝化石墨电极得到活化， 体系对雌激素的去除能力得到恢复。

实施例2：

水体中混合雌激素的浓度0.5mg/L，pH为6.0，水温为10℃。在水中插入电极，阳极 为石墨电极，阴极为钛电极，电极间距100cm；向电极上加载0.8V直流电压，反应时间4 天，水中雌激素的去除率为92％。将电压升高至2.5V，并保持6小时，钝化石墨电极得到活 化，体系对雌激素的去除能力得到恢复。

实施例3：

水体中混合雌激素的浓度1.5mg/L，pH为8.0，水温为25℃。在水中插入电极，阳极 为石墨电极，阴极为钛电极，电极间距60cm；向电极上加载1.0V直流电压，反应时间8天， 水中雌激素的去除率为96％。将电压升高至4.0V，并保持3小时，钝化石墨电极得到活化， 体系对雌激素的去除能力得到恢复。

实施例4：

水体中混合雌激素的浓度2.0mg/L，pH为8.0，水温为30℃。在水中插入电极，阳极 为石墨电极，阴极为钛电极，电极间距80cm；向电极上加载1.0V直流电压，反应时间10 天，水中雌激素的去除率为96％。将电压升高至5.0V，并保持5小时，钝化石墨电极得到活 化，体系对雌激素的去除能力得到恢复。

实施例5：

水体中混合雌激素的浓度0.3mg/L，pH为6.5，水温为5℃。在水中插入电极，阳极为 石墨电极，阴极为钛电极，电极间距5cm；向电极上加载0.5V直流电压，反应时间3天， 水中雌激素的去除率为90％。将电压升高至2.5V，并保持3小时，钝化石墨电极得到活化， 体系对雌激素的去除能力得到恢复。