高级氧化技术对水中磺胺类抗生素的去除研究

I
Abstract
Abstract
Sulfonamides antibiotics were fluequently detected in water plants because of its high production in our country. Due to its stable structure, antibiotics it was hard to remove by water treatment process in ordinary water plants . If existed in our drinking water, it could lead to drug-fast performance, then affect clinical treatment, and even cause allergy symptoms. It could affect the kidney badly and lead to the imbalance of a person’s urine and blood system after drinking water within that kind of antibiotics for long time especially accumulating to a certain degree. Therefore,the research on how to remove that kind of antibiotics effectively is always the focus hat researchers domestic and overseas are highly concentrate on. Guided by water pollution and purifying theory, this paper investigates the removal rate of three new type of advanced oxidation technologies: UV/H2O2, UV/PS and CoFe2O4 activating PMS, to two typical sulfa antibiotics: Sulfapyridine( SPY), sulfamerazine(SM1) on the basis of experimental analysis. Meanwhile this paple makes the use of dynamical models of three technologies and the influence to experimantal result by different factors. Research shows that there is almost no removal effect on sulfapyridine and sulfamerazine from UV alone. However, it could improve the removal rate when adding oxidizers H2O2 and PS, and degradation process conformed first order kinetics model. Within a certain concentration of oxidizers H2O2 and PS, removal rate of target pollutant would be improved with the oxidant concentration increasing, decreased with target pollutant’s initial concentration increasing. the best PH values are all acidity when UV/H2O2 degradate sulfapyridine and sulfamerazine, as for UV/PS, removal rate of degradating Sulfapyridine comes to the top when PH value is 11, and the same as degradating sulfamerazine when PH value is 3. Cl- has inhibiting effect on both UV/H2O2 and UV/PS system, but appropriate NaHCO3 has acceleration effect on it. A few humic acids could improve interaction of UV/H2O2 system, but not UV/PS. After Increasing TBA and ETOH quenching agent in the system, it reveals that in UV/H2O2 system •OH plays a vital role on oxidation, and it is · SO4in UV/H2O2 system. Otherwise, we use CoFe2O4/PMS to degradate sulfapyridine and sulfamerazine, and results show that its degradation process conformed first order kinetics model. Calculated activation energy of two pollutants via Arrhenius equation, the result is 66.51KJ/mol and
学术型硕士 庄珍珍 安全科学与工程
研 究 方 向： 职业危害控制理论及应用研究 指 导 教 师： 唐敏康 教授
2015 年 6 月 6 日
江西理工大学硕士学位论文 独创性声明
学位论文独创性声明
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分类号： U D C：
密 学
级： 号：
硕 士 学 位 论 文
高级氧化技术对水中磺胺类抗生素的去除研究
Advanced Oxidation Technology Research to Eliminate the Sulfa Antibiotics in the Water
学 位 类 别： 作 者 姓 名： 学 科、专 业 ：
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日ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
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江西理工大学硕士学位论文 摘要
摘
要
我国的磺胺类抗生素产量一直居高不下，在多个水厂的出水中，均有检出。该类抗 生素的结构稳定，普通水厂的水处理工艺很难将其去除，若其存在于饮用水中，便会使 人体表现出的耐药性，影响临床治疗，甚至引起过敏症状。如果长期饮用含有该类抗生 素的水，在人体内积累到一定程度时，会对人的肾脏产生严重的影响，很可能引起尿和 造血系统失调。因此，研究如何有效地从饮用水中去除该类抗生素，一直是国内外学者 关注的课题。 论文以水污染和净化理论为指导，以实验分析为手段，主要对三种新型高级氧化技 术（ UV/ H2O2 、 UV/PS 、 CoFe2O4 活化 PMS 工艺）对两种典型的 SAs— 磺胺吡啶 （Sulfapyridine，SPY） 、磺胺甲基嘧啶（sulfamerazine，SM1）的去除率进行了研究， 主要考察了三个工艺的动力学模型，以及不同影响因素对实验效果的影响。 研究表明，紫外与氧化剂（H2O2、PS）联用可显著提高去除率，其该反应符合拟一 级动力学模型。 目标污染物的去除率在一定浓度内随着氧化剂 H2O2/PS 浓度升高而升高； 目标污染物初始浓度越大，反应速率越小；UV/H2O2 降解磺胺吡啶和磺胺甲基嘧啶的最 大去除率分别发生在 pH3 和 pH5，而 UV/PS 降解磺胺吡啶在 pH11 时去除率最大，降解 磺胺甲基嘧啶在 pH3 时去除率最大；Cl-会抑制 UV/H2O2 和 UV/PS 系统对目标污染物的 降解，而适当的 NaHCO3 可促进反应的进行；1 mM 的腐植酸对 UV/H2O2 系统有促进作 用，对 UV/PS 系统则不然；通过对系统投加 TBA 和 ETOH 淬灭剂，表明 UV/H2O2 系统 中主要发挥氧化作用的是·OH，UV/PS 系统主要发挥氧化作用的是·SO4-。 CoFe2O4/PMS 系统对磺胺吡啶和磺胺甲基嘧啶的降解过程符合拟一级动力学模型。 通过阿伦尼乌斯方程对两种污染物反应的活化能 Ea 进行计算，分别为 66.51 kJ/mol 和 53.04 kJ/mol，温度对其影响较大；目标污染物初始浓度与反应速率呈负相关；两种目标 污染物的 kobs 值与 pH 的关系均符合山峰型，且均在 pH=9 处取得最大值；一定浓度的 HCO3-可促进反应的进行；Cl-对磺胺吡啶和磺胺甲基嘧啶的降解均表现为抑制作用；微 量腐植酸可促进磺胺吡啶降解；通过投加 TBA 和 ETOH 淬灭剂表明系统中主要发挥氧 化作用的是·SO4-；提高氧化剂催化剂投量，可适当提高系统矿化度；材料的催化性能 会随着回收次数的累积而降低。 关键词：磺胺吡啶；高级氧化技术；H2O2；材料催化；CoFe2O4