水中磺胺类抗生素在常见消毒工艺过程中的转化规律及机理研究

来源 :合肥工业大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:xiaoshumin82
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磺胺类药物是一类被广泛应用的典型抗生素。大量的使用导致其在地表水、地下水甚至饮用水水源中都有存留,残留浓度达到ng·L-1甚至μg·L-1级别。水中磺胺类抗生素的积累对生态环境和人类健康存在巨大的潜在风险。水厂常规处理工艺难以将磺胺类抗生素有效去除,因此其在消毒过程中的转化规律及机理则备受人们关注。本文选择两种应用较为广泛的新型磺胺类抗生素磺胺醋酰(SFA)及磺胺噻唑(STZ),研究了其在NaClO、ClO2及UV/NaClO三种常见消毒工艺过程中的转化规律及机理。  磺胺类抗生素SFA和STZ在三种消毒体系中的转化过程均满足二级动力学模型,转化速率大小顺序为:ClO2体系>UV/NaClO体系>NaClO体系,并且各体系中STZ的转化速率均大于SFA。各反应的活化能与反应速率表现为一致的规律。在模拟实际消毒工艺条件下,微量SFA及STZ可在10min内被有效去除。  反应体系pH、离子、有机物及水质背景等因素对磺胺类抗生素在消毒工艺体系中的转化过程存在影响。pH条件对磺胺类抗生素的转化过程影响显著,在NaClO及UV/NaClO消毒体系中,SFA及STZ在中性条件下的转化速率显著快于酸、碱性条件;而在ClO2消毒体系中,SFA及STZ的转化速率随pH增大而加快。NH4+对不同消毒体系中SFA及STZ的转化过程存在不同程度的抑制作用,抑制的程度为:NaClO体系>UV/NaClO体系>ClO2体系;HCO3-对SFA及STZ在ClO2及UV/NaClO体系中的转化过程具有促进作用,而腐殖酸则对该过程表现出抑制作用。  在三消毒体系中,SFA及STZ的特征官能团脱落而生成磺胺,并进一步氧化生成苯酚、苯胺等中间产物,随后,在不同消毒体系中表现出不同的转化过程及机理。在NaClO体系中,存在有氯代机制,磺胺、苯酚、苯胺等中间产物被氯化,生成毒性较强的氯代消毒副产物,而在ClO2及UV/NaClO体系中,中间产物苯酚、苯胺等的苯环结构可被破坏,生成草酸、乳酸、富马酸等小分子有机酸,体系相对安全。
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