不同含鐵體系對水中硝酸鹽與環(huán)丙沙星的降解研究.pdf

1、隨著社會發(fā)展，工業(yè)化水平提高，人類對水資源的需求越來越大。與此同時，由于不合理的利用水資源，造成水源浪費嚴重與水污染現(xiàn)象日益加劇。水中污染物種類繁多，本文選取了地下水中常見的污染物硝酸鹽以及抗菌劑環(huán)丙沙星進行了研究。
　　首先，對Fe2+促進Fe0進行硝酸鹽還原機理進行探討，發(fā)現(xiàn):單獨Fe0和Fe2+在中性條件下還原NO3-的效果都不理想，而將兩者結(jié)合起來后顯著提高了NO3-的還原效率;其還原中間產(chǎn)物為NO2-，而最終產(chǎn)物以NH4

2、+-N為主;反應中電子主要來源于Fe0。隨著Fe2+初始濃度的升高，NO3還原速率明顯加快;Fe2+減少與NO3-還原有明顯的相關(guān)性。Fe2+消耗殆盡，NO3-還原速率明顯降低;NO3-還原停止，F(xiàn)e2+不再減少。Fe2+強化Fe0還原NO3-是一個發(fā)生在鐵粉表面的反應;對不同硝酸鹽初始濃度數(shù)據(jù)進行線性擬合，分析發(fā)現(xiàn)該反應更接近零級反應;Fe2+的加入使Fe0表面加快生成了Fe3O4，加速了Fe0表面的給電子過程，從而強化了NO3-的還

3、原。另外，對影響反應體系的因素進行研究顯示:適當提高鐵粉的加入量，F(xiàn)e2+的初始濃度，相對偏中性的條件有利于反應的進行。
　　其次，研究了微生物協(xié)同零價鐵降解硝酸鹽的實驗，首先從配水管網(wǎng)的管垢中對微生物進行富集分離，并進行DNA提取，PCR擴增，而后進行測序以確定菌種類別;然后分別對已分離的3種微生物純菌種（SYQ-6，GSM-8，LF-7）與鐵粉結(jié)合去除硝酸鹽進行研究，結(jié)果表明:與SYQ-6，GSM-8相比，LF-7菌種對硝酸鹽

4、的降解有一定的效果，產(chǎn)物主要為亞硝酸鹽;與鐵粉結(jié)合后，最終轉(zhuǎn)化產(chǎn)物中沒有檢測到銨根，反應過程中總氮在不斷減小，可能轉(zhuǎn)化為了含氮的其他氣體。反應體系中乙酸鹽幾乎無明顯變化，推測LF-7菌種可能是鐵氧化硝酸鹽還原自養(yǎng)菌，有待于進一步確定;反應后體系pH值維持在10左右。
　　最后，對模擬管網(wǎng)中少量環(huán)丙沙星進行探究，初始階段以加氯消毒的超純水作為模擬管網(wǎng)的進水對環(huán)丙沙星進行了探索研究，結(jié)果顯示:模擬管網(wǎng)對環(huán)丙沙星有一定的降解能力;反應過

5、程中次氯酸根在不斷減小。腐蝕鐵片，微生物還是次氯酸根的作用還有待進一步證實。由于模擬管網(wǎng)對環(huán)丙沙星轉(zhuǎn)化有一定的效果，隨后取自來水廠的碳后濾水代替超純水作為模擬管網(wǎng)的進水進行研究。對環(huán)丙沙星及轉(zhuǎn)化產(chǎn)物進行液相色譜分析發(fā)現(xiàn):在初始環(huán)丙沙星加入量一定的情況下，以自來水廠的碳后濾水為進水的模擬管網(wǎng)環(huán)丙沙星峰面積略高，可能是碳后濾水中含有少量環(huán)丙沙星或者環(huán)丙沙星的前驅(qū)物;兩組不同介質(zhì)的模擬管網(wǎng)轉(zhuǎn)化產(chǎn)物應屬于同一種物質(zhì)，具體產(chǎn)物結(jié)構(gòu)有待于進一步證實

6、。液相---質(zhì)譜分析表明，超純水作為進水的模擬管網(wǎng)與碳后濾水作為進水的模擬管網(wǎng)主要生成了質(zhì)荷比(m/z)為263、306的產(chǎn)物;后者還產(chǎn)生了m/z=334的峰，而且含量較前者變化明顯。此外，對實驗過程中DOC及三維熒光進行監(jiān)測，發(fā)現(xiàn)隨著反應的進行，反應體系逐漸穩(wěn)定。對環(huán)丙沙星降解前后管垢組成及微生物抗藥基因進行測定，XRD的結(jié)果顯示以碳后濾水為進水的模擬管網(wǎng)外層的管垢中Fe3O4量減少，內(nèi)層無變化;16S rRNA以及微生物抗藥基因的分