分子印跡材料去除水中諾氟沙星污染物的研究.pdf

1、諾氟沙星是一種普遍存在于自然環(huán)境中的典型藥物與個人護理用品(Pharmaceuticaland Personal Care Products，PPCPs)。雖然諾氟沙星在環(huán)境中濃度較低，但總量相當可觀，且由于其化學結構具有特定的生物學效應，因此對非目標生物體有潛在的、累積性的不良影響。常規(guī)水處理工藝易受到水體中天然有機物的干擾，對諾氟沙星的去除效果一般且不穩(wěn)定。本文采用表面分子印跡技術，通過液相沉積法制備獲得了具有較好吸附性能及光催化性

2、能的諾氟沙星分子印跡材料(MIPs)，考察了該材料對諾氟沙星的吸附去除效果及再生回用性能，以期為環(huán)境中諾氟沙星的去除提供新的解決思路和方案。
　　本研究采用正交實驗法，對印跡材料制備條件進行了優(yōu)化，制備了諾氟沙星分子印跡材料，對材料的物化特性進行了表征。通過研究發(fā)現，經過分子印跡處理后的MIPs比P25具有更大的表面積、平均粒徑、孔體積，但材料晶型保持不變，這使得MIPs不但具有較好的吸附性能，同時具有一定的光催化性能。在此基礎上

3、，我們研究了該材料最佳投加量，比較了分子印跡材料MIPs、非印跡材料NIPs與納米二氧化鈦顆粒P25的吸附動力學、吸附等溫線、吸附熱力學，三種材料在不同腐殖酸濃度、pH值及共存陰陽離子下對諾氟沙星的吸附去除情況。同時，還研究了這三種材料在于擾物質存在的多元體系中的選擇性吸附情況。研究發(fā)現，MIPs、NIPs及P25吸附諾氟沙星的反應符合擬二級動力學及Langmuir等溫線模型。其中，MIPs對諾氟沙星的吸附速率常數、最大吸附容量、朗格繆

4、爾常數分別為0.49 g·mg-1·min-1，2.99 mg·g-1and2.4 L·mg-1。同時，該吸附反應均為吸熱、自發(fā)、可行的反應。一定濃度腐殖酸的存在對MIPs吸附去除諾氟沙星有促進作用，對NIPs及P25則有不利影響。pH值對MIPs、NIPs及P25吸附去除諾氟沙星有明顯影響。在中性環(huán)境下吸附效果最好，在酸堿性條件下吸附效果下降明顯。常見陰陽離子對MIPs、NIPs及P25吸附去除諾氟沙星有一定影響。其中正二價、正三價陽

5、離子對吸附有明顯不利影響。陰離子對MIPs吸附諾氟沙星總體影響不大。MIPs對目標物質諾氟沙星及與其結構、分子式、官能團、分子量、極性相似的物質吸附效果較好，而對與其性質相差較大的物質吸附效果不佳。分子攜帶的官能團可能是影響選擇性的主要因素。
　　本文研究了通過紫外光照降解吸附質諾氟沙星從而再生吸附劑MIPs的安全性和可靠性，研究內容包括MIPs在紫外光催化下降解諾氟沙星的動力學、降解產物及pH值、MIPs用量、腐殖酸濃度、水體基

6、質、諾氟沙星初始濃度對催化降解效果的影響。研究發(fā)現，MIPs在紫外光照射下催化使得部分諾氟沙星被氧化加醛或加羥基，部分裂解轉化為小分子物質，從而致使諾氟沙星被降解而實現吸附材料的再生。紫外光催化降解諾氟沙星的速率受pH值、催化劑投加量、腐殖酸濃度、水體基質、反應物濃度的影響。但是，在一定范圍內，影響并不明顯。當溶液pH在中性范圍內，經過100min的紫外光照，諾氟沙星基本能完全被降解，從而實現MIPs的再生。在11次吸附-再生循環(huán)期間，

7、MIPs的吸附性能沒有明顯下降。最后，我們使用Scatchard模型研究了MIPs對諾氟沙星吸附的吸附位點情況。使用計算機軟件進行分子模擬的方法嘗試解釋了分子印跡材料對目標污染物及與其性質相似的物質的選擇性吸附機理。通過計算機軟件分析可以發(fā)現，MIPs吸附諾氟沙星時存在兩類吸附位點:一類為MIPs中的氧原子與諾氟沙星上的羥基結合;一類為MIPs中的氧原子與諾氟沙星上的羧基結合。諾氟沙星分子印跡材料吸附諾氟沙星及環(huán)丙沙星的反應過程能量吸收