高錳酸鹽降解水中恩諾沙星和環(huán)丙沙星的應(yīng)用基礎(chǔ)研究.pdf

1、近年來,人們對環(huán)境中痕量藥物的關(guān)注程度持續(xù)上升。氟喹諾酮類藥物(FQs)是應(yīng)用在人體和動物醫(yī)學(xué)中重要的抗生素類藥物(人工合成藥物)之一。目前,多種應(yīng)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(guān)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(yīng)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(fù)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(xué)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(xué)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(yīng)時間內(nèi)達(dá)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(yīng)速率隨著反應(yīng)溫度的增加而增加,因此高錳酸鹽更適于應(yīng)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(biāo)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(xué)的角度分析,高錳酸鹽降解目標(biāo)物的反應(yīng)對目標(biāo)物及高錳酸鹽分別符合一級動力學(xué)模型,整體符合二級動力學(xué)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(yīng)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(yīng)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(yīng)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(yīng)速率的一個重要因素,溫度升高,反應(yīng)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(yīng)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(yīng)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(yīng)體系(去離子水和六種緩沖溶