諾氟沙星在針鐵礦和赤鐵礦表面的吸附行為研究.pdf

1、諾氟沙星(norfloxacin,NOR),是氟喹諾酮類抗生素的一種,由于其廣譜抗菌的特性及相對(duì)低廉的價(jià)格,被廣泛應(yīng)用于醫(yī)療及畜牧養(yǎng)殖領(lǐng)域中。已有很多報(bào)道表明,諾氟沙星會(huì)殘留在畜禽糞便及環(huán)境樣品中,對(duì)土壤和水環(huán)境會(huì)產(chǎn)生潛在的威脅。鐵是自然界中少數(shù)常見(jiàn)的變價(jià)元素,鐵氧化物礦物在土壤顆粒和巖石、水體沉積物中廣泛存在。它們有較大的比表面積和較高的反應(yīng)活性,環(huán)境相容性好,價(jià)格低廉,對(duì)重金屬和有機(jī)污染物質(zhì)有良好的吸附性能。為了更全面地了解諾氟沙星

2、進(jìn)入土壤后的環(huán)境行為,本文以諾氟沙星為研究對(duì)象,在實(shí)驗(yàn)室條件下,設(shè)計(jì)了一系列實(shí)驗(yàn),對(duì)諾氟沙星在人工合成針鐵礦(α-FeOOH)和赤鐵礦(α-Fe2O3)體系下的吸附行為,包括吸附動(dòng)力學(xué),吸附等溫線,pH、溫度和無(wú)機(jī)離子等環(huán)境影響因素進(jìn)行了系統(tǒng)研究,以期對(duì)諾氟沙星在土壤環(huán)境中的轉(zhuǎn)化行為和歸趨有較深入的了解。
　　 首先,在實(shí)驗(yàn)室條件對(duì)針鐵礦和赤鐵礦進(jìn)行了制備,并通過(guò)掃描電鏡、X射線衍射和BET比表面積分析對(duì)它們進(jìn)行了結(jié)構(gòu)和性質(zhì)的表

3、征。在此基礎(chǔ)上,以兩種鐵氧化物為研究對(duì)象采用批處理實(shí)驗(yàn)方法和螺旋蓋玻璃瓶-振蕩器反應(yīng)體系,分別研究了諾氟沙星在針鐵礦和赤鐵礦體系下的吸附動(dòng)力學(xué)特征和吸附量的變化規(guī)律。研究結(jié)果表明,諾氟沙星在針鐵礦和赤鐵礦表面均會(huì)發(fā)生吸附,吸附量分別為9.43和6.95μmol·g-1,表明針鐵礦的吸附能力大于赤鐵礦。針鐵礦和赤鐵礦吸附諾氟沙星的動(dòng)力學(xué)均符合偽二級(jí)動(dòng)力學(xué)方程,經(jīng)過(guò)模擬得到在pH=5.0時(shí),諾氟沙星在針鐵礦和赤鐵礦表面的吸附速率常數(shù)分別為0

4、.139和0.660μM-1·h-1,表明諾氟沙星在赤鐵礦表面的吸附更迅速,這主要與他們的比表面積和晶型有關(guān)。
　　 其次,通過(guò)改變pH、溫度、外源添加無(wú)機(jī)離子等,研究了系列環(huán)境因素對(duì)針鐵礦吸附諾氟沙星的影響。結(jié)果表明,諾氟沙星在針鐵礦上的吸附等溫線較好地符合Freundlich方程。隨pH升高,廚值先升后降,表明pH過(guò)大或過(guò)小都不利于諾氟沙星在針鐵礦表面的吸附,這主要決定于各pH時(shí)諾氟沙星和針鐵礦的不同形態(tài)間的乘積之和,結(jié)果也

5、表明針鐵礦表面的吸附作用主要以諾氟沙星的陽(yáng)離子和針鐵礦的兼性離子為主。添加外源陽(yáng)離子后諾氟沙星吸附的Kf值變化規(guī)律為M+(Na+)>M2+(Mg2+,Ca2+)>M3+(Al3+),表明外源陽(yáng)離子對(duì)吸附的影響與離子價(jià)態(tài)有關(guān),價(jià)態(tài)越高,影響越大。隨著溫度從15℃升高到35℃時(shí),擬合系數(shù)1／n從0.43升至0.61,表明溫度升高減弱了針鐵礦對(duì)諾氟沙星的非線性吸附?！鱄0=.39.45 KJ·mol-1和ΔG0<0表明諾氟沙星在針鐵礦上的吸附

6、是自發(fā)進(jìn)行的放熱過(guò)程,且離子交換是其主要吸附機(jī)理,同時(shí)也可能存在著偶極間作用力和氫鍵力等吸附機(jī)理?！鱏0<0表明吸附過(guò)程中熵在減小。
　　 最后,研究了pH和溫度對(duì)赤鐵礦吸附諾氟沙星的影響。Freundlich方程同樣可以較好的反應(yīng)諾氟沙星在赤鐵礦表面的吸附等溫線,且廚值隨pH升高逐漸增大,表明pH升高有利于赤鐵礦吸附諾氟沙星,因?yàn)楫?dāng)pH在3.0～8.5時(shí),赤鐵礦以陽(yáng)離子形態(tài)為主,pH的升高增加了諾氟沙星兼性離子的含量,從而提高