基于不同自由基的超聲催化降解環(huán)丙沙星的效果和機理研究.pdf

1、環(huán)丙沙星作為喹諾酮類抗生素之一，廣泛用于臨床、畜牧和水產(chǎn)養(yǎng)殖等方面，在水環(huán)境中頻繁檢出，目前城鎮(zhèn)污水廠常規(guī)處理工藝不能將其有效降解。高級氧化技術(shù)在處理難降解有機物方面的成效顯著，其中超聲波輻照技術(shù)因清潔、高效及簡便等眾多優(yōu)勢脫穎而出。本研究基于羥基自由基和硫酸根自由基氧化對環(huán)丙沙星進行降解，主要開展了以下幾方面的工作：Co2+(CoSO4)催化超聲/H2O2(US/H2O2)、磁性鐵鈷(CoFe2O4)催化超聲/H2O2(US/H2O2

2、)和超聲活化過硫酸氫鉀(PMS)降解環(huán)丙沙星。
　　(1)Co2+(CoSO4)能有效催化超聲/H2O2(US/H2O2)降解環(huán)丙沙星，降解效果受Co2+、H2O2添加濃度、反應(yīng)溫度及初始pH值等因素影響。H2O2濃度在4.0～32.0mmol/L范圍，環(huán)丙沙星的去除率由69.85％增加到76.05％；Co2+濃度在25.8～96.8mmol/L范圍，環(huán)丙沙星去除率逐步上升，由49.73％增大到82.24％；溫度對環(huán)丙沙星的降解影

3、響較大，15~45℃范圍，去除率隨溫度的升高而增加，由43.74％增加至99.22％；調(diào)節(jié)初始pH值至3.0，在Co2+、H2O2添加濃度分別為64.5mmol/L、8mmol/L，溫度25℃時，環(huán)丙沙星的去除率最高，為71.23％。異丙醇的抑制實驗表明，Co2+增強環(huán)丙沙星超聲降解主要在于·OH的氧化作用。HPLC譜圖表明，環(huán)丙沙星在Co2+/US/H2O2降解體系中主要生成三種產(chǎn)物。CoFe2O4也能有效催化超聲/H2O2(US/H

4、2O2)降解環(huán)丙沙星，CoFe2O4添加濃度在0.02g/L～0.1g/L范圍內(nèi)，環(huán)丙沙星的去除率由44.84％升高到98.94％；H2O2添加濃度為2mmol/L時，去除率達97.85％。反應(yīng)體系pH值對環(huán)丙沙星降解的影響較為顯著，pH=3.00左右，環(huán)丙沙星去除率最高。與Fenton反應(yīng)類似，體系的主要活性物種是?0H。CoFe2O4催化超聲/H2O2降解環(huán)丙沙星主要通過兩種途徑進行，生成3種中間產(chǎn)物，且該體系能夠有效去除環(huán)丙沙星對

5、大腸桿菌的抑菌活性。
　　(2)超聲活化過硫酸氫鉀(PMS)體系也能實現(xiàn)環(huán)丙沙星的有效降解。PMS添加濃度在0.05g/L～0.4g/L范圍內(nèi)環(huán)丙沙星的去除率隨其濃度的增大而升高，最高達98.33％；pH<5.00時，環(huán)丙沙星降解率較低，增大pH值到6.97去除率迅速升高，調(diào)節(jié)pH至9.00以上可達95.96％。自由基抑制實驗表明，體系中·OH、SO4-·和O2-·共存，pH=7.00條件下自由基氧化作用順序依次為O2-·>SO4