论文部分内容阅读
近年来，人们对环境中痕量药物的关注程度持续上升。氟喹诺酮类药物（FQs）是应用在人体和动物医学中重要的抗生素类药物（人工合成药物）之一。目前，多种应用广泛的氟喹诺酮类抗生素在市政水和地表水体中频繁检出，并因其对生物体存在的潜在危害而引起了国内外研究者的高度关注。饮用水处理中常用的一种绿色药剂—高锰酸盐，不仅具有来源广泛、廉价等优点并且是去除水中有机还原性污染物应用较为普遍的氧化剂之一，其他氧化剂如氯氧化和臭氧氧化可能会产生氯代或溴酸盐等消毒副产物，而高锰酸盐则不存在这个问题。因此本文主要选取两种高锰酸盐系药剂（一种为纯的高锰酸钾，一种以高锰酸钾为主体的复合剂），考察了两种药剂对典型的FQs—恩诺沙星和环丙沙星的降解效能和氧化动力学规律，探讨了氧化剂浓度、温度、pH、天然水中本底物等对两种抗生素降解效能和动力学的影响规律；同时探讨了不同缓冲溶液对氧化速率常数的影响。从去除效能的角度分析，两种高锰酸盐均能有效去除水中恩诺沙星和环丙沙星，在选定的反应时间内达到80%的去除率，且去除率随氧化剂初始浓度的增加而增大；pH值对药剂一、药剂二去除恩诺沙星/环丙沙星的影响趋势基本相同，均在酸性条件下氧化去除效果较好，pH4为去除的最佳条件；不同的是环丙沙星在碱性条件下的去除效果好于恩诺沙星。高锰酸盐氧化恩诺沙星/环丙沙星的反应速率随着反应温度的增加而增加，因此高锰酸盐更适于应用于南方温度较高水中对此类抗生素的去除。两种氧化剂在实际水中降解目标物的规律相似，都是在松花江水中去除率最高，说明高锰酸盐更适用于实际水中对FQs的去除。从氧化动力学的角度分析，高锰酸盐降解目标物的反应对目标物及高锰酸盐分别符合一级动力学模型，整体符合二级动力学模型。在pH7（磷酸盐缓冲溶液）的条件下，两种药剂与恩诺沙星的二级反应速率常数分别为38M-1min-1及49M-1min-1；两种药剂与环丙沙星的二级反应速率常数分别为32.2M-1min-1及39.2M-1min-1；其中药剂二中的辅剂成分加快了反应的进行。中性和酸性条件下，恩诺沙星降解速率比环丙沙星快。温度也是影响反应速率的一个重要因素，温度升高，反应速率大幅提高；用阿伦乌斯拟合公式得到两种药剂氧化恩诺沙星反应的表观活化能分别为49.09kJ·mol-1、51.42kJ·mol-1；两种药剂氧化环丙沙星反应的表观活化能分别为44.93kJ·mol-1、47.50kJ·mol-1；说明两种物质在一般水处理条件下容易被高锰酸盐氧化去除。两种高锰酸盐对环丙沙星/恩诺沙星的去除效能在七种反应体系（去离子水和六种缓冲溶液体系）中表现出明显的区别。恩诺沙星/环丙沙星去除率及反应速率由高至低的反应体系均为：去离子水>巴比妥钠>柠檬酸>磷酸钠~磷酸钾>焦磷酸钠>EDTA，得出结论，EDTA、磷酸盐和焦磷酸盐缓冲溶液对反应产生了较强的抑制作用，而巴比妥钠和柠檬酸缓冲溶液基本不抑制或抑制作用很轻微。