高錳酸鹽降解水中恩諾沙星和環(huán)丙沙星的應用基礎研究.pdf

1、近年來,人們對環(huán)境中痕量藥物的關注程度持續(xù)上升。氟喹諾酮類藥物(FQs)是應用在人體和動物醫(yī)學中重要的抗生素類藥物(人工合成藥物)之一。目前,多種應用廣泛的氟喹諾酮類抗生素在市政水和地表水體中頻繁檢出,并因其對生物體存在的潛在危害而引起了國內(nèi)外研究者的高度關注。飲用水處理中常用的一種綠色藥劑—高錳酸鹽,不僅具有來源廣泛、廉價等優(yōu)點并且是去除水中有機還原性污染物應用較為普遍的氧化劑之一,其他氧化劑如氯氧化和臭氧氧化可能會產(chǎn)生氯代或溴酸鹽等

2、消毒副產(chǎn)物,而高錳酸鹽則不存在這個問題。因此本文主要選取兩種高錳酸鹽系藥劑(一種為純的高錳酸鉀,一種以高錳酸鉀為主體的復合劑),考察了兩種藥劑對典型的FQs—恩諾沙星和環(huán)丙沙星的降解效能和氧化動力學規(guī)律,探討了氧化劑濃度、溫度、pH、天然水中本底物等對兩種抗生素降解效能和動力學的影響規(guī)律;同時探討了不同緩沖溶液對氧化速率常數(shù)的影響。
　　從去除效能的角度分析,兩種高錳酸鹽均能有效去除水中恩諾沙星和環(huán)丙沙星,在選定的反應時間內(nèi)達到8

3、0％的去除率,且去除率隨氧化劑初始濃度的增加而增大;pH值對藥劑一、藥劑二去除恩諾沙星/環(huán)丙沙星的影響趨勢基本相同,均在酸性條件下氧化去除效果較好,pH4為去除的最佳條件;不同的是環(huán)丙沙星在堿性條件下的去除效果好于恩諾沙星。高錳酸鹽氧化恩諾沙星/環(huán)丙沙星的反應速率隨著反應溫度的增加而增加,因此高錳酸鹽更適于應用于南方溫度較高水中對此類抗生素的去除。兩種氧化劑在實際水中降解目標物的規(guī)律相似,都是在松花江水中去除率最高,說明高錳酸鹽更適用于

4、實際水中對FQs的去除。
　　從氧化動力學的角度分析,高錳酸鹽降解目標物的反應對目標物及高錳酸鹽分別符合一級動力學模型,整體符合二級動力學模型。在pH7(磷酸鹽緩沖溶液)的條件下,兩種藥劑與恩諾沙星的二級反應速率常數(shù)分別為38M-1min-1及49M-1min-1;兩種藥劑與環(huán)丙沙星的二級反應速率常數(shù)分別為32.2M-1min-1及39.2M-1min-1;其中藥劑二中的輔劑成分加快了反應的進行。中性和酸性條件下,恩諾沙星降解速率

5、比環(huán)丙沙星快。溫度也是影響反應速率的一個重要因素,溫度升高,反應速率大幅提高;用阿倫烏斯擬合公式得到兩種藥劑氧化恩諾沙星反應的表觀活化能分別為49.09kJ·mol-1、51.42kJ·mol-1;兩種藥劑氧化環(huán)丙沙星反應的表觀活化能分別為44.93kJ·mol-1、47.50kJ·mol-1;說明兩種物質(zhì)在一般水處理條件下容易被高錳酸鹽氧化去除。
　　兩種高錳酸鹽對環(huán)丙沙星/恩諾沙星的去除效能在七種反應體系(去離子水和六種緩沖溶