一种紫外光驱动高碘酸钠降解卡马西平的方法

本发明属于水污染控制，特别是涉及一种药用有机化合物污染水的处理方法，具体涉及一种紫外光驱动高碘酸钠降解卡马西平的方法。

背景技术：

1、随着社会的进步，药物和个人护理用品(ppcps)产量和用量日渐增多，ppcps类污染物作为一类新兴污染物，成为环境领域研究的热点和难点之一。其中卡马西平(cbz)作为其中的代表，已被发现普遍存在于污水处理厂、地表水、地下水甚至饮用水中。卡马西平是一种精神科常用药品，被广泛用于中枢神经性尿毒症及多尿症，狂躁抑郁等，是治疗患者的首选药物，在全世界的使用范围广，用量大。

2、卡马西平残留不仅对环境和生态系统产生不良影响，还可以通过食物链富集作用，对人类的健康和生物造成严重威胁。卡马西平进入环境的主要途径包括：(1)伴随污水处理厂进入水环境，卡马西平在国内外的污水处理厂出水和地表水中均被检出；(2)废弃卡马西平药物以垃圾作为固体废弃物直接或间接地进入水环境中。由于卡马西平分子具有较高的化学稳定性，导致其在废水处理厂的去除效率低。因此，它一直是地表水和地下水中最常检测到的药物之一。卡马西平会在生物体内蓄积，造成生物放大效应，影响胚胎的发育，造成生物体生殖功能和神经系统功能障碍。此外，吖啶作为cbz光解过程中的典型中间体，比原始cbz表现出更大的毒性效应。

3、传统去除卡马西平的方法有物理法和生物法。其中物理法对于微量水平的卡马西平去处率低，且所用设备昂贵易堵塞；生物法则由于卡马西平为含氮的芳香杂环化合物、结构对称及原子结合紧密而不能有效去除。开发高效去除cbz及其代谢物的处理方法对于确保水源安全至关重要。

4、近年基于高碘酸盐(pi)活化的水处理技术成为一种新型的高级氧化工艺(aops)，其在处理难降解有机物过程中能够产生强氧化活性氧/碘物种(ros/ris)，如羟基(·oh)、高碘酸根自由基(io4·)、超氧自由基(o2·-)、单线态氧(1o2)、碘酸根自由基(io3·)等。研究表明，自由基之间存在一些转化过程，这关系到污染物的降解速率。然而，利用uv/naio4对cbz的降解机理、潜在转化模式、降解中间产物的研究较少，限制了uv/naio4降解卡马西平的应用。

技术实现思路

1、针对现有技术中卡马西平分布广、危害大、降解难度大等技术问题，本发明提供一种紫外光驱动高碘酸钠催化降解卡马西平的方法。向含有卡马西平的待处理水中加入1.0mm高碘酸钠，并用激发波长254nm的紫外光照射，使卡马西平降解。单独使用高碘酸钠氧化、紫外线光解对降解卡马西平几乎无效，联合使用高碘酸钠和紫外线则能有效降解卡马西平。

2、本发明还进一步研究了紫外光驱动高碘酸钠催化降解卡马西平的中间产物，获得7个降解中间体，可用于检测或评估卡马西平降解程度、降解速度、以及残留污染。离子干扰实验表明天然阴离子(cl-和so42-)对uv/naio4工艺降解速率影响较小，实际水体中卡马西平降解实验表明，本发明的本发明的uv/naio4工艺稳定性好、受环境因素影响较小。

3、具体而言：

4、一方面，本发明提供一种紫外光驱动高碘酸钠催化降解卡马西平的方法，其特征在于向含有卡马西平的待处理水中加入高碘酸钠，并用波长254nm的紫外光照射，促使卡马西平氧化分解。

5、进一步，本发明所述紫外光驱动高碘酸钠催化降解卡马西平的方法，其特征在于反应在持续搅拌或震荡的条件下进行，反应温度保持20-30℃，ph值为6.0-7.0。

6、进一步，本发明所述紫外光驱动高碘酸钠催化降解卡马西平的方法，其特征在于待处理水中卡马西平的浓度为20μm，高碘酸钠的工作浓度为1.0mm，紫外光照射强度为7.6mw·cm-2。

7、另一方面，本发明提供紫外光驱动高碘酸钠催化降解卡马西平的方法所产生的卡马西平降解产物，其是选自下组的一种或多种：

8、产物1：c15h12n2o2；

9、产物2：c15h12n2o2；

10、产物3：c14h9no2；

11、产物4：c13h9n；

12、产物5：c15h14n2o；

13、产物6：c14h11no2；

14、产物7：c13h9no。

15、再一方面，本发明提供前述卡马西平降解产物在检测或评估卡马西平降解程度、降解速度、以及残留污染中的应用。

16、又一方面，本发明提供一种检测卡马西平及其降解产物的方法，包括：

17、(1)采用hplc对卡马西平进行定量分析检测；

18、(2)采用串联高分辨质谱鉴定卡马西平降解产物；

19、其中，所述卡马西平降解产物是前述紫外光驱动高碘酸钠催化降解卡马西平的方法所产生的。

20、进一步，本发明所述检测卡马西平及其降解产物的方法，其特征在于所述hplc流动相水和乙腈的混合物，流速为0.8ml·min-1。

21、进一步，本发明所述检测卡马西平及其降解产物的方法，其特征在于所述串联高分辨质谱使用q-tof在正离子交换模式下测定，其中tof-ms正极电子喷雾电压5500v，离子源温度550℃，碰撞能量10v，气体压力25psi，去簇电压40v；tof-ms2正极电子喷雾电压5500v，离子源温度550℃，碰撞能量35v，气体压力25psi，去簇电压40v。

22、与现有技术相比，本发明的技术方案至少具有以下有益效果：

23、第一，本发明提供了紫外光驱动naio4催化降解卡马西平的方法，与单独使用紫外光解、naio4氧化降解相比，紫外光驱动naio4显著提高了卡马西平的去除效率，降解效率高达92.1％。

24、第二，本发明确定了紫外光驱动naio4催化降解卡马西平的方法产生的卡马西平中间体，通过串联质谱鉴定出的7种中间产物为评估卡马西平的降解程度、矿化程度提供了靶标。

25、第三，本发明研究了紫外光驱动naio4催化降解卡马西平方法的稳定性，结果表明水体中常见的天然阴离子(cl-和so42-)对uv/naio4工艺降解速率影响较小，表明该降解工艺稳定性好，受环境因素影响较小。

技术特征：

1.一种紫外光驱动高碘酸钠催化降解卡马西平的方法，其特征在于向含有卡马西平的待处理水中加入高碘酸钠，并用波长254nm的紫外光照射，促使卡马西平氧化分解。

2.如权利要求1所述紫外光驱动高碘酸钠催化降解卡马西平的方法，其特征在于反应在持续搅拌或震荡的条件下进行，反应温度保持20-30℃，ph值为6.0-7.0。

3.如权利要求1所述紫外光驱动高碘酸钠催化降解卡马西平的方法，其特征在于待处理水中卡马西平的浓度为20μm，高碘酸钠的工作浓度为1.0mm，紫外光照射强度为7.6mw·cm-2。

4.如权利要求1-3任一项所述方法产生的卡马西平降解产物，其是选自下组的一种或多种：

5.如权利要求4所述的卡马西平降解产物在检测或评估卡马西平降解程度、降解速度、以及残留污染中的应用。

6.一种检测卡马西平及其降解产物的方法，包括

7.如权利要求6所述检测卡马西平及其降解产物的方法，其特征在于所述hplc流动相水和乙腈的混合物，流速为0.8ml·min-1。

8.如权利要求6所述检测卡马西平及其降解产物的方法，其特征在于所述串联高分辨质谱使用q-tof在正离子交换模式下测定，其中tof-ms正极电子喷雾电压5500v，离子源温度550℃，碰撞能量10v，气体压力25psi，去簇电压40v；tof-ms2正极电子喷雾电压5500v，离子源温度550℃，碰撞能量35v，气体压力25psi，去簇电压40v。

技术总结本发明涉及一种紫外光驱动高碘酸钠催化降解卡马西平的方法。向含有卡马西平的待处理水中加入1.0mM高碘酸钠，并用激发波长254nm的紫外光照射，使卡马西平降解。单独使用高碘酸钠氧化、紫外线光解对降解卡马西平几乎无效，联合使用高碘酸钠和紫外线则能有效降解卡马西平。本发明还进一步研究了紫外光驱动高碘酸钠催化降解卡马西平的中间产物，获得7个降解中间体，可用于检测或评估卡马西平降解程度、降解速度、以及残留污染。实际水体中卡马西平降解实验表明，本发明的方法稳定性好、受环境因素影响较小。技术研发人员：孙建腾,于晓龙,陈泳安,姚润林,张琪,代卓,张静,何振贤受保护的技术使用者：广东石油化工学院技术研发日：技术公布日：2024/9/9