合成錳氧化物對有機藥物去除研究.pdf

1、近年來，水環(huán)境中的微量藥物及個人護理用品污染正逐步成為新興的研究熱點。不同種類的有機藥物廣泛分布于世界各地的城市污水、地表水、地下水甚至飲用水中，對水生生物以及人類形成直接或間接的毒害作用。由于水體中的有機藥物具有分布廣泛、種類繁雜、濃度較低、性質各異等特點，常規(guī)的污水處理工藝并不能對其實現(xiàn)有效的去除，因而多種多樣的有機藥物進入自然水體，參與水循環(huán)過程。一些三級處理或深度處理技術（如高級氧化法，膜分離法、自然處理法等）能夠實現(xiàn)低濃度有機

2、藥物的有效去除，但是都會面臨運行條件苛刻，工藝復雜，能耗藥耗過大等諸多方面的限制。
　　錳礦物是地殼中廣泛存在的礦產(chǎn)資源，其形態(tài)和組成多樣。其中錳氧化物在地球表面儲量豐富且具有較高的還原電位，能夠促進自然條件下難降解有機物的氧化降解，從而實現(xiàn)水體中低濃度有機污染物的氧化分解。進行錳礦物主要成分（MnO2）對典型有機藥物的去除研究能夠為錳礦物在微量難降解有機物去除領域的應用提供基礎理論支撐，是具有深遠意義的。
　　本研究選取有

3、機藥物中代表性較高、降解難度較大的卡馬西平（carbamazepine,CBZ）為處理對象。通過人工合成兩種錳氧化物（δ-MnO2和colloidal-MnO2），研究合成錳氧化物對卡馬西平的降解能力、降解條件及降解機理。得到以下結論：
　?、佴?MnO2和colloidal-MnO2都能夠對CBZ進行去除，但是去除效果受pH值條件影響顯著。以δ-MnO2（50mg/L）與CBZ（1305ug/L）進行反應，在pH=2.6條件下，

4、CBZ能夠在兩個小時內實現(xiàn)完全去除，當初始pH值高于3.8時，CBZ去除率低于8.14％；以colloidal-MnO2（10mg/L）與CBZ（1305ug/L）進行反應，在pH=2.6條件下，CBZ能夠在兩個小時內實現(xiàn)完全去除，當初始pH值高于3.8時，CBZ去除效率明顯降低。
　?、讦?MnO2對CBZ去除過程的pH依賴特性來源于pH值對反應速率以及反應機理兩方面的影響。反應體系中共存的赤鐵礦會對CBZ被氧化的過程產(chǎn)生抑制作

5、用，該抑制作用主要源于赤鐵礦粉末釋放的Fe3+離子，該離子易與CBZ分子發(fā)生競爭性吸附而導致其降解效率的下降。
　?、跜BZ被δ-MnO2氧化后生成了吖啶、吖啶酮以及3-甲醛-吖啶酮三種產(chǎn)物。當反應pH低于δ-MnO2的零點荷點（pHzpc=2.4）時，多數(shù)CBZ分子中的C10=C11雙鍵被氧化為環(huán)氧結構，最終生成吖啶。當反應pH高于δ-MnO2的pHzpc時，多數(shù)CBZ分子中的C10=C11發(fā)生開環(huán)，然后發(fā)生分子內縮環(huán)反應，最終