本发明涉及抗生素抗性基因去除，尤其涉及一种利用铁单原子材料活化过氧单硫酸盐去除废水中细胞外抗生素抗性基因的方法。
背景技术：
1、抗生素滥用诱导了微生物体内产生抗生素抗性基因（antibiotics resistancegenes，args），对生态安全和人类健康造成严重威胁。args以细胞内args（iargs）和细胞外args（eargs）两种形式存在。iargs随抗生素耐药菌增殖而扩增，而耐药菌的灭活并不能有效去除args，裂解的细胞将iargs释放到环境中致使eargs浓度增加。eargs可通过转化过程被环境微生物获取，并且环境中的颗粒物和胶体可吸附eargs致使eargs免于被环境中的酶降解，使得eargs具有更强的持久性和迁移性。因此，开发高效消减环境中eargs和抑制其转化能力的技术十分迫切。
2、目前更多聚焦于抗生素耐药菌的灭活，并不能完全消除args流入环境和转移的风险。eargs去除技术研究稀缺，尚处于起步阶段。现在常使用消毒、吸附技术来降低eargs的丰度。
3、消毒是废水处理最重要的处理工艺之一，可灭活病原微生物，但是低剂量的消毒剂不足以与细胞中args完全反应，使得args流入环境，增加eargs的丰度；高剂量消毒剂会抑制eargs扩增，但易形成有毒副产物。研究表明，氯化对eargs的消减具有选择性，仅较低抗氧化能力的eargs才能被氧化分解；紫外线消毒反应时间长，对eargs的破坏受紫外线通量影响，因此现在更多用基于紫外线的高级氧化（uv/h2o2、uv/cl2等）对eargs进行处理，具有紫外线光解和活性氧物质氧化的综合作用。吸附技术（膜过滤、人工湿地等）可以有效去除eargs，但仅将eargs从废水迁移至生物量（污泥、膜、沉淀等），而不是根本上的消除。且eargs在生物量中可发生较高的横向转移，反而会加剧args的污染。人工湿地因其投资少、运行成本低、操作简单等优势被广泛应用于废水处理中，人工湿地对args的去除，受水质、水流方向、植物种类、季节等因素影响，去除效果不稳定。因此，发展一种具有优异去除效果，且稳定性强的去除废水中细胞外抗生素抗性基因的方法具有重要意义。
技术实现思路
1、有鉴于此，本发明提供了一种利用铁单原子材料活化过氧单硫酸盐去除废水中细胞外抗生素抗性基因的方法，以解决现有的方法存在的去除效率低、催化剂原子利用率低、去除时间长、操作复杂和易产生二次污染的问题。
2、为了达到上述目的，本发明采用如下技术方案：
3、本发明提供了一种利用铁单原子材料活化过氧单硫酸盐去除废水中细胞外抗生素抗性基因的方法，包括如下步骤：
4、（1）铁单原子材料的制备：将吡咯单体、十二烷基硫酸钠和水混合，得第一混合液；将第一混合液和过二硫酸铵溶液混合后顺次经静置和清洗，得ppy水凝胶；将ppy水凝胶和乙酰丙酮铁溶液混合后顺次经两次热解，得铁单原子材料；
5、（2）向含细胞外抗生素抗性基因的废水中先加入铁单原子材料进行第一处理，后向其中加入单过硫酸氢钾进行第二处理，即完成对含细胞外抗生素抗性基因的废水的处理；
6、步骤（1）中，热解包括顺次进行洗涤、干燥和热处理；第一次热解完成后对所得产物顺次进行酸洗和水洗后进行第二次热解。
7、作为优选，所述第一混合液中，吡咯单体的浓度为0.5~0.7mol/l，十二烷基硫酸钠的浓度为0.15~0.25mol/l。
8、作为优选，所述过二硫酸铵溶液为过二硫酸铵的水溶液，过二硫酸铵溶液的浓度为0.5~0.7mol/l；所述过二硫酸铵溶液和第一混合液中的水的体积比为1:1~1.5。
9、作为优选，所述静置的时间为1~2h；所述清洗所用试剂包括水；检验ppy水凝胶合成的方法是倒置后ppy水凝胶不会散开。
10、作为优选，所述乙酰丙酮铁溶液为乙酰丙酮铁的乙醇溶液；所述乙酰丙酮铁溶液中乙酰丙酮铁的浓度为0.05~0.2mol/l；所述过二硫酸铵溶液和乙酰丙酮铁溶液的体积比为1:3~4。
11、作为优选，所述热解过程中，洗涤所用试剂独立的包括乙醇；干燥的温度独立的为30~40℃，干燥的时间独立的为12~24h；热处理在保护气氛下进行，保护气氛独立的包括氩气；热处理的温度独立的为800~850℃，热处理的升温速率独立的为5~10℃/min，热处理的保温时间独立的为2~3h。
12、作为优选，所述酸洗所用试剂包括硫酸，硫酸的浓度为0.5~0.8mol/l；所述水洗至水洗后的水呈中性。
13、作为优选，所述加入铁单原子材料后所得混合废水中铁单原子材料的浓度为100~200mg/l。
14、作为优选，所述加入单过硫酸氢钾后所得混合废水中单过硫酸氢钾的浓度为1~2mmol/l。
15、作为优选，所述第一处理的时间为8~12min；所述第二处理的时间为25~35min。
16、经由上述的技术方案可知，与现有技术相比，本发明有益效果如下：
17、本发明中聚吡咯水凝胶通过螯合环和聚合物骨架之间的堆叠相互作用吸附铁，碳化后形成铁单原子催化剂。其中催化剂中的铁原子起到催化活性中心的作用，fesa/pms体系中可检测到1o2，铁的引入促进了1o2的产生，淬灭实验表明，体系降解args的主要活性物质为1o2。fesa可通过铁位点和args的强静电力吸附eargs并有效激活氧化剂产生大量具有强氧化性能的活性氧物种，一系列的活性氧物种会对质粒dna造成损伤，导致链断裂，进而丧失支配和传播args的能力，最终实现去除eargs的目的。该方法对eargs的去除率可达到99%以上，并且可以有效抑制eargs的转化能力，而且，该方法催化剂原子利用率高，氧化剂用量少，可有效避免二次污染，去除方法简单易于操作，该铁单原子催化剂至少可重复使用4次。
1.一种利用铁单原子材料活化过氧单硫酸盐去除废水中细胞外抗生素抗性基因的方法，其特征在于，包括如下步骤：
2.根据权利要求1所述利用铁单原子材料活化过氧单硫酸盐去除废水中细胞外抗生素抗性基因的方法，其特征在于，所述第一混合液中，吡咯单体的浓度为0.5~0.7mol/l，十二烷基硫酸钠的浓度为0.15~0.25mol/l。
3.根据权利要求1或2所述利用铁单原子材料活化过氧单硫酸盐去除废水中细胞外抗生素抗性基因的方法，其特征在于，所述过二硫酸铵溶液为过二硫酸铵的水溶液，过二硫酸铵溶液的浓度为0.5~0.7mol/l；所述过二硫酸铵溶液和第一混合液中的水的体积比为1:1~1.5。
4.根据权利要求3所述利用铁单原子材料活化过氧单硫酸盐去除废水中细胞外抗生素抗性基因的方法，其特征在于，所述静置的时间为1~2h；所述清洗所用试剂包括水；检验ppy水凝胶合成的方法是倒置后ppy水凝胶不会散开。
5.根据权利要求1、2或4所述利用铁单原子材料活化过氧单硫酸盐去除废水中细胞外抗生素抗性基因的方法，其特征在于，所述乙酰丙酮铁溶液为乙酰丙酮铁的乙醇溶液；所述乙酰丙酮铁溶液中乙酰丙酮铁的浓度为0.05~0.12mol/l；所述过二硫酸铵溶液和乙酰丙酮铁溶液的体积比为1:3~4。
6.根据权利要求5所述利用铁单原子材料活化过氧单硫酸盐去除废水中细胞外抗生素抗性基因的方法，其特征在于，所述热解过程中，洗涤所用试剂独立的包括乙醇；干燥的温度独立的为30~40℃，干燥的时间独立的为12~24h；热处理在保护气氛下进行，保护气氛独立的包括氩气；热处理的温度独立的为800~850℃，热处理的升温速率独立的为5~10℃/min，热处理的保温时间独立的为2~3h。
7.根据权利要求6所述利用铁单原子材料活化过氧单硫酸盐去除废水中细胞外抗生素抗性基因的方法，其特征在于，所述酸洗所用试剂包括硫酸，硫酸的浓度为0.5~0.8mol/l；所述水洗至水洗后的水呈中性。
8.根据权利要求6或7所述利用铁单原子材料活化过氧单硫酸盐去除废水中细胞外抗生素抗性基因的方法，其特征在于，所述加入铁单原子材料后所得混合废水中铁单原子材料的浓度为100~200mg/l。
9.根据权利要求8所述利用铁单原子材料活化过氧单硫酸盐去除废水中细胞外抗生素抗性基因的方法，其特征在于，所述加入单过硫酸氢钾后所得混合废水中单过硫酸氢钾的浓度为1~2mmol/l。
10.根据权利要求9所述利用铁单原子材料活化过氧单硫酸盐去除废水中细胞外抗生素抗性基因的方法，其特征在于，所述第一处理的时间为8~12min；所述第二处理的时间为25~35min。
