水體中磺胺二甲嘧啶光化學轉(zhuǎn)化過程及機理研究.pdf

1、磺胺二甲基嘧啶(SMZ)是一種典型的磺胺類抗生素，一般用于治療葡萄球菌和溶血性鏈球菌等的感染，也可用作飼料添加劑，以提高動物的抗病能力和生產(chǎn)性能。在養(yǎng)殖水體、污水廠出水、河流等水體及土壤中均多次監(jiān)測到SMZ的存在。光化學降解不僅是決定抗生素類污染物環(huán)境歸趨的重要方式，而且還會影響污染物的生態(tài)效應(yīng)。通過對SMZ光化學行為的考察，可以更清楚地了解其降解過程和毒性變化，這對發(fā)展這類抗生素污染的控制和消除技術(shù)均有幫助。
　　本研究首先探討

2、了不同光源、初始濃度、pH和溶解氧對SMZ光化學降解的影響:考察了水體中典型溶解性離子NO3-、NH4+、H2PO4-、pb2+、Zn2+、Cu2+和溶解性有機物黃腐酸(FA)對其光化學降解的影響;對比分析了光芬頓和類芬頓對SMZ的降解作用，并利用液質(zhì)聯(lián)用分析手段對SMZ光化學降解過程中間產(chǎn)物進行鑒定，推斷其光降解途徑。
　　研究結(jié)果表明，SMZ分別在紫外光和太陽光條件下反應(yīng)8h后的降解率差別很明顯，紫外光條件下SMZ降解率高達到

3、70.4％，而太陽光照射下只有6.32％。在紫外光照條件下，SMZ初始濃度、pH值和溶解氧對其光解影響實驗結(jié)果表明，紫外光照360min，SMZ降解率高達60％以上，SMZ在純水中的光降解過程符合準一級動力學模式，光解速率常數(shù)范圍為0.00378～0.00450 min-1，隨著初始濃度的增加，SMZ光降解速率先增大后減小。水體pH值顯著影響SMZ的光解過程，酸性(pH=3)或者堿性(pH=8～10)條件下SMZ光解較快，近中性(pH=

4、4～7)條件下其光解較慢，表明SMZ以兩性離子形式存在時其光降解較快，而分子態(tài)SMZ光解速率較慢。水體溶解氧對SMZ光解過程也有一定影響，隨著溶解氧的增加，SMZ光解效率有所下降，由此推斷在SMZ光降解過程中，直接光解速率大于間接光解速率。
　　水體中溶解性離子對SMZ的光解會產(chǎn)生不同影響。不同濃度的KH2PO4均會降低SMZ降解率，隨著KH2PO4濃度的增大，其降解率呈現(xiàn)降低趨勢。SMZ在不同濃度KNO3水體中的光降解過程符合一

5、級動力學模型，k值隨KNO3濃度的增加呈現(xiàn)先增大后減小的趨勢;(NH4)2SO4對SMZ光解起到了一定抑制作用，隨著(NH4)2SO4濃度的增加，SMZ降解率有所下降，但下降趨勢不明顯。NH4+光穩(wěn)定性較好，共存NH4+對SMZ的光降解影響很小。三種重金屬離子Zn2+、Cu2+、Pb2+均會明顯抑制SMZ的光降解，重金屬離子濃度較低時對SMZ的抑制作用增加很快，但是達到一定濃度之后逐漸趨于穩(wěn)定。在同一濃度條件下，重金屬離子對SMZ光降解

6、的抑制程度有所不同，其中Cu的抑制作用最明顯，Pb次之，Zn抑制作用相對較弱。水體有機質(zhì)黃腐酸在低濃度(1 mg·L-1)時會促進SMZ的光降解，隨著FA濃度的增加(濃度超過10mg·L-1)，其對SMZ的光解表現(xiàn)出抑制作用，且隨著其濃度增大抑制作用增強。
　　在不調(diào)節(jié)pH的條件下(pH為5.04)，考察了光芬頓和類芬頓對SMZ的降解效果。H2O2對磺胺二甲嘧啶的光降解有明顯的促進作用，對于100 mL初始濃度為10mg·L-1

7、SMZ，H2O2最佳投加量為0.02 mL，SMZ降解率相比單獨紫外光照條件下提高了45.6％。SMZ的光解符合準一級動力學模型，光解速率常數(shù)k隨著H2O2投加量的增加先增大后減小。光芬頓和類芬頓體系中磺胺二甲嘧啶的降解率相比純水中降解率分別提高了37.4％、32.3％。
　　SMZ紫外光解機理研究表明，甲醇添加會抑制SMZ光解，說明SMZ光解過程中有·OH產(chǎn)生，SMZ發(fā)生了自敏化光解。SMZ光解體系中TOC隨反應(yīng)時間的增加會有所