合成錳氧化物對有機(jī)藥物去除研究.pdf

1、近年來，水環(huán)境中的微量藥物及個(gè)人護(hù)理用品污染正逐步成為新興的研究熱點(diǎn)。不同種類的有機(jī)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(jī)藥物具有分布廣泛、種類繁雜、濃度較低、性質(zhì)各異等特點(diǎn)，常規(guī)的污水處理工藝并不能對其實(shí)現(xiàn)有效的去除，因而多種多樣的有機(jī)藥物進(jìn)入自然水體，參與水循環(huán)過程。一些三級(jí)處理或深度處理技術(shù)（如高級(jí)氧化法，膜分離法、自然處理法等）能夠?qū)崿F(xiàn)低濃度有機(jī)

2、藥物的有效去除，但是都會(huì)面臨運(yùn)行條件苛刻，工藝復(fù)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(chǔ)量豐富且具有較高的還原電位，能夠促進(jìn)自然條件下難降解有機(jī)物的氧化降解，從而實(shí)現(xiàn)水體中低濃度有機(jī)污染物的氧化分解。進(jìn)行錳礦物主要成分（MnO2）對典型有機(jī)藥物的去除研究能夠?yàn)殄i礦物在微量難降解有機(jī)物去除領(lǐng)域的應(yīng)用提供基礎(chǔ)理論支撐，是具有深遠(yuǎn)意義的。
　　本研究選取有

3、機(jī)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(jī)理。得到以下結(jié)論：
　?、佴?MnO2和colloidal-MnO2都能夠?qū)BZ進(jìn)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(jìn)行反應(yīng)，在pH=2.6條件下，

4、CBZ能夠在兩個(gè)小時(shí)內(nèi)實(shí)現(xiàn)完全去除，當(dāng)初始pH值高于3.8時(shí)，CBZ去除率低于8.14％；以colloidal-MnO2（10mg/L）與CBZ（1305ug/L）進(jìn)行反應(yīng)，在pH=2.6條件下，CBZ能夠在兩個(gè)小時(shí)內(nèi)實(shí)現(xiàn)完全去除，當(dāng)初始pH值高于3.8時(shí)，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(yīng)速率以及反應(yīng)機(jī)理兩方面的影響。反應(yīng)體系中共存的赤鐵礦會(huì)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(dǎo)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(dāng)反應(yīng)pH低于δ-MnO2的零點(diǎn)荷點(diǎn)（pHzpc=2.4）時(shí)，多數(shù)CBZ分子中的C10=C11雙鍵被氧化為環(huán)氧結(jié)構(gòu)，最終生成吖啶。當(dāng)反應(yīng)pH高于δ-MnO2的pHzpc時(shí)，多數(shù)CBZ分子中的C10=C11發(fā)生開環(huán)，然后發(fā)生分子內(nèi)縮環(huán)反應(yīng)，最終