光化學(xué)及生物法降解磺胺甲噁唑(SMX)的研究.pdf

1、隨著工業(yè)和科技的發(fā)展，各種類(lèi)型的污染物質(zhì)不斷被檢出，隨著抗生素類(lèi)藥物的廣泛應(yīng)用，越來(lái)越多的藥物殘留在地表水、地下水和城市自來(lái)水廠中被檢測(cè)出來(lái)?；前芳谆悙哼?SMX)作為抗生素的一種因其價(jià)格低廉因而被廣泛地用于臨床及養(yǎng)殖業(yè)，排放到自然水環(huán)境后不易被微生物降解、且容易在生物體內(nèi)產(chǎn)生富集，所產(chǎn)生的危害不容忽視。對(duì)SMX降解的研究很多，但對(duì)其礦化情況的研究卻少有提及，本課題通過(guò)研究SMX分別在UV、UV/H2O2、生物、UV/生物耦合條件下的

2、降解情況，分析SMX的基本降解規(guī)律、礦化效果并推測(cè)其降解途徑，希望能夠?yàn)榻窈蠡前奉?lèi)藥物甚至是其他含N、S的化合物的降解及礦化提供參考依據(jù)。
　　 利用ILPBR反應(yīng)器，分別用UV、UV/H2O2、生物、UV/生物耦合法降解SMX的研究結(jié)果顯示:1）SMX在紫外輻射下的降解反應(yīng)符合一級(jí)反應(yīng)規(guī)律;隨著紫外輻射強(qiáng)度的升高和pH的下降，SMX降解速率加快;反應(yīng)初始SMX濃度越高， SMX降解速率越慢;單獨(dú)紫外光解對(duì)SMX的去除率很高，但

3、礦化效果很差。2）H2O2在紫外輻射下能夠生成具有強(qiáng)氧化性的·OH，明顯提高了SMX的降解速率;堿性條件因OH-和痕量重金屬過(guò)渡離子消耗·OH而不利于SMX的降解;H2O2濃度越高，有機(jī)物礦化程度越高，反應(yīng)8h后H2O2投加量為10mM的溶液COD去除率都達(dá)到了80％以上。3）SMX的濃度越高對(duì)生物的抑制作用越強(qiáng)，紫外/生物耦合(UV/B)法在SMX不同濃度時(shí)都表現(xiàn)出對(duì)其的降解優(yōu)勢(shì);耦合反應(yīng)(UV/B)不僅能夠使SMX在反應(yīng)時(shí)間內(nèi)達(dá)到1

4、00％的去除，而且可使其礦化率明顯升高。4）SMX在單獨(dú)生物降解時(shí)反應(yīng)動(dòng)力學(xué)模型屬于基質(zhì)抑制性類(lèi)型，而紫外/生物組合降解時(shí)其動(dòng)力學(xué)和Monod方程的形式相吻合。
　　 利用生物搖床，分別用SMX溶液和SMX經(jīng)過(guò)光解后的溶液培養(yǎng)葡萄糖馴化菌和SMX馴化菌，結(jié)果表明:1)對(duì)于未經(jīng)過(guò)SMX馴化的微生物:SMX具有較強(qiáng)的生物抑制性，難以被未經(jīng)過(guò)SMX馴化的微生物直接利用，可在利用葡萄糖的同時(shí)通過(guò)共代謝作用可以達(dá)到去除SMX的效果;微生物

5、可以利用SMX光解后的產(chǎn)物進(jìn)行生長(zhǎng)，而且中間產(chǎn)物被更多地利用使得SMX的利用率下降，SMX經(jīng)過(guò)紫外輻射后，一方面降低SMX濃度，另一方面產(chǎn)生了易于被微生物利用的中間產(chǎn)物，從而緩解了SMX的生物抑制性。2）對(duì)于經(jīng)過(guò)SMX馴化的微生物:能夠利用單一SMX為碳源進(jìn)行生長(zhǎng)，而且SMX都在微生物的對(duì)數(shù)生長(zhǎng)期被迅速降解完全，高濃度的SMX溶液對(duì)微生物的生長(zhǎng)無(wú)明顯的抑制現(xiàn)象;經(jīng)過(guò)光解后的SMX溶液中微生物的延遲期明顯縮短，中間產(chǎn)物更易于被微生物利用，

6、而且微生物優(yōu)先利用生化性更強(qiáng)的中間產(chǎn)物，導(dǎo)致SMX得不到降解;加入葡萄糖后共機(jī)質(zhì)作用沒(méi)有得到明顯的體現(xiàn);SMX馴化菌在SMX溶液和光解后的SMX溶液中的生長(zhǎng)情況均符合Monod方程，經(jīng)過(guò)光解后的溶液中微生物生長(zhǎng)的飽和常數(shù)Ks明顯下降，中間產(chǎn)物的生物抑制性比SMX小。
　　 通過(guò)進(jìn)一步分析UV/H2O2法降解SMX溶液過(guò)程中N、S元素的釋放規(guī)律，結(jié)果顯示:SMX中的N元素經(jīng)過(guò)反應(yīng)主要以NH4+形式釋放出來(lái)，NO2-和NO3-含量較

7、少。H2O2的加入使N、S的釋放速率得到明顯提高。不添加H2O2時(shí)，N元素480min后的釋放了17.9％，S元素釋放了34.8％，隨著H2O2投加量的增加，N、S元素的釋放量不斷增加，H2O2投加量為20mM時(shí)，N釋放了48.1％，S完全釋放。酸性條件加速了N、S元素的釋放速率，在pH=3和pH=7時(shí)，N元素在反應(yīng)180min后釋放了40％、S元素全部釋放，pH=10時(shí)反應(yīng)180min后N元素釋放了25.8％，S元素釋放了91.8％。