磺胺嘧啶在紫外輻射下的降解機(jī)理探討.pdf

1、磺胺嘧啶作為一種重要的抗生素類藥物，每年都有大量磺胺嘧啶進(jìn)入環(huán)境系統(tǒng)中，對磺胺類廢水的降解研究日益受到重視。目前大多數(shù)城市生活污水處理廠均以活性污泥法為主，其主要功能以去除氨氮、TP、COD或BOD為主，缺乏對藥物活性組分有效的去除功能。因此，一旦污水處理系統(tǒng)遭遇到類似嘧啶藥物組分這類具有對微生物強(qiáng)抑制性成分的排入，輕者導(dǎo)致污水處理效率的下降，重者則導(dǎo)致整個(gè)活性污泥系統(tǒng)的崩潰。采用有效的處理方法緩解磺胺嘧啶藥物對微生物的抑制性，加速其在

2、環(huán)境水體中的降解速度具有重要的實(shí)際意義。
　　對于借助于光解法緩解磺胺嘧啶對微生物的抑制的研究，實(shí)驗(yàn)采用搖瓶作為生物反應(yīng)方式，本實(shí)驗(yàn)借助紫外光解法先對SD進(jìn)行降解，將降解后的SD與葡萄糖的混合溶液作為微生物生長的C、N源，探討光解處理后是否能達(dá)到緩解SD對微生物的抑制能力。同時(shí)，在紫外法加速降解磺胺嘧啶的研究中，分別采用單獨(dú)光解(P)、單獨(dú)生物降解(B)以及光解與生物降解同步耦合(P&B)的方法對不同濃度的磺胺嘧啶進(jìn)行降解實(shí)驗(yàn)，了

3、解其降解規(guī)律以及礦化程度。結(jié)果表明:
　　(1)通過微生物生長實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)SD對微生物的抑制作用，將紫外光解法應(yīng)用于SD發(fā)現(xiàn)能夠明顯緩解SD對微生物的抑制作用，并進(jìn)一步提高SD的降解速率。且SD降解速率和COD去除效率均為未光照＜光照后。
　　(2)采用Monod模型和Aiba模型建立基于微生物生長的SD生長動(dòng)力學(xué)方程，得到高擬合度的方程。對動(dòng)力學(xué)參數(shù)進(jìn)行分析，發(fā)現(xiàn)當(dāng)采用適當(dāng)關(guān)照的方法對SD進(jìn)行降解后，微生物的抗抑制性大大提高。

4、
　　(3)使用馴化后的SD降解菌對SD進(jìn)行降解，同時(shí)向微生物中添加光照后的SD進(jìn)行對照，發(fā)現(xiàn)當(dāng)?shù)孜镏型瑫r(shí)含有SD及其光解產(chǎn)物時(shí)，微生物生長的對數(shù)期提前，到達(dá)穩(wěn)定期所需要的時(shí)間也有所縮短，同時(shí)，SD的降解速率有所提高。這表明SD的光解產(chǎn)物中存在某種中間產(chǎn)物，該物質(zhì)可以有效促進(jìn)SD被微生物利用。
　　(4)在SD生物膜降解實(shí)驗(yàn)中，P&B方法對SD的去除速率比紫外光照和生物降解兩種方法都快。使用Aiba方程對SD生物膜降解速率進(jìn)

5、行擬合，從模型上得到同樣的實(shí)驗(yàn)結(jié)論。礦化效果同樣為P&B＞P＞B。
　　上述研究發(fā)現(xiàn)SD在降解過程中可能生成某種中間產(chǎn)物，這種中間產(chǎn)物不僅可以被微生物所利用，而且能夠加速SD的降解。研究進(jìn)一步對SD在降解過程中的生成產(chǎn)物及降解途徑進(jìn)行分析，以探討其降解機(jī)理，并得出以下結(jié)論。
　　(1)對紫外輻射過程中SD中的N、S的釋放情況進(jìn)行研究，認(rèn)為SD在紫外輻射下主要發(fā)生SO2脫除反應(yīng)，并由此作出SD可能的降解途徑。將文獻(xiàn)中的SD中間

6、產(chǎn)物(2-氨基嘧啶和苯胺)添加到SD生物膜上，發(fā)現(xiàn)苯胺和對氨基苯磺酸能夠有效促進(jìn)SD的降解，而2-氨基嘧啶與SD相似，不能促進(jìn)SD降解。
　　(2)以2-氨基嘧啶和苯胺為生長基質(zhì)對微生物進(jìn)行培養(yǎng)，發(fā)現(xiàn)苯胺能夠有效促進(jìn)微生物的生長，而2-氨基嘧啶與SD具有相似的抑制性。將苯胺和2-AP共同加入微生物以模擬SD的光解產(chǎn)物時(shí)，發(fā)現(xiàn)其對微生物仍有良好的促進(jìn)效果。這說明光照后的SD對于微生物的抑制性的緩解作用主要是由苯胺造成的，進(jìn)一步驗(yàn)證了

7、所推測的降解途徑。
　　(3)根據(jù)物料平衡和電子平衡，對SD的光解途徑進(jìn)行推斷，并對其降解機(jī)理進(jìn)行探討。認(rèn)為在SD的光解過程中，在對氨基苯磺酸轉(zhuǎn)化為苯胺，苯胺進(jìn)一步轉(zhuǎn)化為2-羥基-2，4-己二烯二酸的過程中釋放大量電子，由此加速了SD的降解，這一效應(yīng)屬于共基質(zhì)的作用。
　　(4)根據(jù)物料平衡和電子平衡，對SD的生物降解途徑進(jìn)行推斷，發(fā)現(xiàn)其與SD的光解途徑存在較大不同，降解過程中N、S基本以離子形式完全釋放出來，同時(shí)釋放CO2