论文部分内容阅读
磺胺类抗生素（Sulfonamides,SAs）是一类具有对氨基苯磺酰胺结构药物的总称,有广谱抗菌性,目前广泛应用于人类医疗、畜牧水产养殖等行业。磺酰胺基上的氢被不同的杂环取代,形成不同种类的磺胺药物,主要包括磺胺嘧啶、磺胺甲噁唑、磺胺吡啶、磺胺噻唑、磺胺二甲基嘧啶等。高级氧化技术（AOPs）依靠产生强氧化性的羟基自由基（·OH）来降解污染物,与传统方法相比,具备环境友好性而受到越来越多的关注。AOPs包括臭氧氧化法、湿式空气氧化法、光催化氧化法、Fenton法、电催化氧化法。其中,电催化氧化技术因其具有用途广泛、操作简单、降解高效和环境友好等优点被认为是最有发展前途的AOPs之一,尤其适用于废水中具有生物毒性和抗生物降解的农药、抗生素、芳香烃类等持久性有机污染物的处理。本文选用磺胺类抗生素的母体物质磺胺（Sulfonamide,SA）作为目标污染物,研究磺胺废水的电催化降解动力学,考察电流强度、电极间距、阳极材料、SA初始浓度、溶液p H、电解质种类及浓度等因素对SA降解的影响,运用循环伏安法和水杨酸自由基捕获法研究电催化降解SA的作用机制,并利用HPLC-MS分析SA电化学降解产物与降解途径。主要研究结果如下:研究了磺胺的电化学降解动力学。结果表明,SA初始浓度20 mg/L,电流强度500 m A,钛镀铂作阳极,石墨作阴极,电极间距6 cm,溶液p H 3.0,电解质Na2SO4浓度50 mmol/L时,电催化氧化3 h时SA降解率为89.2%。SA的电催化降解过程符合Langmuir-Hinshelwood模型,拟合的假一级动力学方程为y=0.08452+0.01198x,降解速率常数为0.01198 min-1。研究了电化学反应条件对SA降解率的影响。结果显示,电流强度、电解质浓度越高,电极间距越大,越有利于SA的降解;阳极材料为钛镀铂时降解效率最好,钛镀铱钽其次,石墨电极效果最差;底物初始浓度增加,SA降解率有所下降;酸性条件下,SA降解效果较好;电解质种类对SA降解率有一定影响,Na NO3效果最好,Na Cl次之,Na2SO4、Na2CO3效果相差不大。运用循环伏安法（CV）研究了SA在电极上的降解行为,表明电化学降解SA是直接氧化和间接氧化共同作用的过程;以水杨酸作为羟基自由基（·OH）的捕获剂,证实电极反应中羟基自由基等中介体的间接氧化作用;通过HPLC-MS分析SA的电化学降解产物,直接氧化和间接氧化的中间产物不一致,阳极直接氧化是将SA苯环上连接的氨基氧化为硝基,·OH的间接氧化是先与苯环相连形成酚类物质,然后再进行接下来的氧化降解。