紫外老化作用对纳米生物炭吸附环丙沙星的影响机制

纳米生物炭的老化行为在自然环境中是不可避免的,然而老化作用对纳米生物炭吸附污染物的影响机制尚不清楚.采用模拟光照老化,通过元素分析、扫描电镜、透射电镜和红外光谱分析老化前后纳米生物炭的组成和结构特性变化,探究了老化纳米生物炭对环丙沙星(CIP)的吸附机制以及溶液p H值和纳米生物炭浓度梯度对吸附的影响.结果表明,老化作用使纳米生物炭C元素含量降低,O元素含量增加,极性增强,芳香性和粒径降低.老化前后纳米生物炭对CIP的吸附在很大程度上取决于溶液p H值,酸性条件下溶液p H值的增加更有利于CIP的吸附.纳米生物炭浓度梯度影响研究表明,纳米生物炭在低浓度条件下更有利于CIP的吸附.老化前后纳米生物炭对CIP的吸附更符合准二级动力学模型,Langmuir模型能更好地描述CIP在老化前后纳米生物炭上的吸附行为,最大吸附量分别为607.69 mg·g^-1和920.73 mg·g^-1,老化纳米生物炭对CIP的吸附性能优于纳米生物炭,且主要的吸附机制为孔隙填充、静电作用和氢键作用.紫外老化作用增强了纳米生物炭对CIP的吸附性能.     

石墨烯量子点/Bi2WO6的制备及其对抗生素的降解性能

采用一步水热法与两步水热法制备了GQDs/Bi₂WO₆（GQDs为石墨烯量子点）复合材料,利用氙灯为光源,考察了暗反应与光反应条件下GQDs/Bi₂WO₆对目标污染物环丙沙星的吸附性能与光催化性能,并对所制备的部分材料进行了表征。实验结果表明,相比于纯Bi₂WO₆,一步法制备的0.20GQDs/Bi₂WO₆（柠檬酸CA与 Bi₂WO₆物质的量比为0.2）和两步法制备的2%GQDs/Bi₂WO₆（GQDs与Bi₂WO₆的质量比为2%）有着相对更好的吸附性能与光催化性能。其中,0.20GQDs/Bi₂WO₆光催化效果最好。暗反应30 min后,环丙沙星吸附去除率为50.4%。光反应60 min后,环丙沙星的光催化去除率为42.6个百分点,总去除率达93.0%。表征结果显示,0.20GQDs/Bi₂WO₆的比表面积最大,且光生空穴和电子复合概率也相对较低。     

UV/H2O2工艺降解环丙沙星的研究

采用UV/₂O₂工艺去除水体中的喹诺酮类抗生素环丙沙星（CIP）。考察了溶液pH值、₂O₂投加量以及水体基质对环丙沙星降解效率的影响,分析了降解产物的生成情况。研究表明,环丙沙星的降解符合拟一级反应动力学模型。降解速率受溶液pH值的影响,酸性及中性条件,有利于环丙沙星的降解。₂O₂投加量的增大,使得降解速率逐渐增大,但速率增幅逐渐变缓;最佳₂O₂/环丙沙星摩尔比为2 000。实际水体中存在的NOM、NO^-₃,促进了单独UV作用下,环丙沙星的降解。水体中的?OH焠灭剂,抑制了UV/₂O₂联合作用下,环丙沙星的降解;实际水体中的光解速率常数低于超纯水中的光解速率常数。GC-MS分析表明,UV/₂O₂工艺,使环丙沙星氧化降解生成氨基乙酸、丙二酸、丙三醇和对苯二甲酸等小分子有机物。     

环丙沙星在亚高山草甸不同深度土壤上的吸附及其影响因素

兽用抗菌药物环丙沙星(CIP,ciprofloxacin)的大量使用引发了人们的广泛关注.文章研究了CIP在亚高山草甸土剖面土壤上的吸附动力学、吸附热力学和pH、有机质含量、阳离子交换量等因素对吸附的影响,以揭示CIP在亚高山草甸土上的吸附机制,为CIP的生态风险评价提供一定的依据.结果表明,CIP在亚高山草甸土上的吸...     

Characterization and reactivity of biogenic manganese oxides for ciprofloxacin oxidation

Biogenic manganese oxides （BioMnOx） were synthesized by the oxidation of Mn（II） with Mn- oxidizing bacteria Pseudomonas sp. G7 under different initial pH values and Mn（II） dosages, and were characterized by X-ray diffraction, X-ray photoelectron spectroscopy, and UV-Vis absorption spectroscopy. The crystal structure and Mn oxidation states of BioMnOx depended on the initial pH and Mn（lI） dosages of the medium. The superoxide radical （O2） was observed in Mn-containing （III/IV） BioMnOx suspensions by electron spin resonance measurements. BioMnOx（0.4）-7, with mixed valence of Mn（II/III/IV） and the strongest O~- signals, was prepared in the initial pH 7 and Mn（II） dosage of 0.4 mmol/L condition, and exhibited the highest activity for ciproftoxacin degradation and no Mn（II） release. During the degradation of ciprofloxacin, the oxidation of the Mn（II） formed came from biotic and abiotic reactions in BioMnOx suspensions on the basis of the Mn（II） release and O2- formation from different BioMnOx. The degradation process of ciprofloxacin was shown to involve the cleavage of the hexatomic ring having a secondary amine and carbon-carbon double bond connected to a carboxyl group, producing several compounds containing amine groups as well as small organic acids.     

环丙沙星在潮土中的吸附特性

为了探明环丙沙星在潮土中的吸附特性,采用静态吸附试验,研究了环丙沙星在潮土中的吸附动力学、等温吸附特性以及pH值对其吸附过程的影响.结果表明,环丙沙星在潮土中的吸附过程可分为快速吸附和慢速平衡2个阶段.整个吸附过程符合二级反应动力学方程,吸附常数为1.138×10-3～2.849×10-2kg.(min.mg)-1.环丙沙星的吸附等温线能够较好地符合Freundlich方程和Langmuir方程,其中Freundlich方程的拟合效果更佳,吸附容量(lgKf)为2.725.研究发现,在pH值为4～9条件下,环丙沙星的吸附参数对数值lgKd呈随pH的增加先增加后降低的趋势,当pH值为5时,潮土对环丙沙星的吸附效果最好,lgKd为3.11,强酸性和碱性条件均不利于潮土对环丙沙星的吸附.由此推断阳离子吸附可能是潮土对环丙沙星吸附的重要机制之一.     

污泥生物炭活化过一硫酸盐降解环丙沙星

以脱水干化污泥为原料,经450℃热解制成污泥生物炭（BC）,活化过一硫酸盐（PMS）,构建BC/PMS体系,降解环丙沙星（CIP）.采用扫描电子显微镜（SEM）、X射线能谱（EDS）、傅里叶变换红外吸收光谱（FTIR）、X射线衍射（XRD）、Zeta电位分析仪和电子自旋共振（EPR）分析了BC的理化性质;考察了BC投加量、PMS投加量、初始pH值和无机阴离子对BC/PMS体系降解CIP效果的影响;通过自由基淬灭实验和X射线光电子能谱（XPS）分析,深入探讨了BC/PMS体系对CIP降解机制.结果表明,CIP降解率随BC投加量和PMS投加量增大而升高,随溶液初始pH增大而降低,在BC 1.0 g·L^-1、PMS 3.0 mmol·L^-1、初始pH 6.0、CIP 20 mg·L^-1和反应时间120 min时,CIP降解率为49.09%;SO₄^2-和NO₃^-对BC/PMS体系降解效果无显著影响,HCO₃^-和Cl^-具有明显抑制作用;BC/PMS体系降解CIP是自由基途径（·OH和SO₄^-·）和非自由基途径（¹O₂）共同作用的结果,降解路径主要包括哌嗪环开环和羟基化反应.     

赤泥活化过一硫酸盐降解环丙沙星:性能和机制

为提高赤泥的综合利用及抗生素有机废水的深度处理,以赤泥（red mud,RM）为催化剂、环丙沙星（ciprofloxacin,CIP）为目标污染物,系统研究了RM活化过一硫酸盐（peroxymonosulfate,PMS）降解CIP的效果和机制.结果表明,含有Fe、Al和Ca等金属氧化物,具有较大比表面积（10.96 m²·g^-1）和复杂孔道结构的RM能够有效增强PMS对CIP的降解速率和效果.自由基捕获剂甲醇、叔丁醇和苯酚的抑制实验结果进一步说明,体系产生的SO₄^-·和HO·在RM表面与CIP发生氧化反应.温度、PMS浓度和RM投加量影响CIP的降解.温度升高反应速度加快,反应活化能为5.74 kJ·mol^-1; PMS浓度增加,体系产生更多SO₄^-·和HO·,CIP的降解率升高; RM存在最佳投加量1.0 g·L^-1.HPLC/MS/MS共检测到8种降解产物,CIP分子中的哌嗪环易受活性物质进攻,CIP主要通过2种途径进行降解.本研究表明RM是一种极具潜力的廉价催化剂,可用于活化过一硫酸盐处理含抗生素的污染废水.     

环丙沙星在污水处理过程中的迁移转化及对污水生物处理的影响

环丙沙星(Ciprofloxacin,CIP)是一种被广泛用于人类医学和动物疾病预防的抗生素类药物,在自然环境中普遍存在,以前的研究主要集中在采用不同方式对环境介质中的CIP进行吸附降解及CIP的药物作用上,有关其在污水处理过程中的迁移转化及对污水生物处理的影响尚不得而知.基于此,本文通过CIP在活性污泥处理污水中的迁移转化实验,解析其对污水生物处理过程的影响.实验结果表明:CIP的去除途径主要为生物吸附,且对低浓度CIP(0.003、0.03和0.3 mg·L~(-1))有较好的吸附效果,但高浓度CIP(3和6 mg·L~(-1))很难被去除;CIP短期/长期暴露对污泥活性及污泥生物细胞完整性无显著影响,但长期暴露会显著提高活性污泥沉降性能,同时会降低生物脱氮除磷的效率.CIP(0.05、0.5、5 mg·L~(-1))的存在使磷的去除率从97.1%±1.2%分别下降到95.8%±0.9%、89.1%±0.6%和74.3%±0.7%,出水中氨氮的去除率从96.1%±1.1%分别下降到94.6%±0.8%、87.9%±0.4%和70.2%±0.6%.机理实验表明,CIP通过抑制好氧阶段和缺氧阶段胞内聚合物聚羟基脂肪酸酯和糖原的转化来抑制磷的吸收和反硝化过程,这是CIP影响生物脱氮除磷的重要原因.此外,亚硝酸盐还原酶和多磷酸激酶的活性也受到CIP的抑制.     

Cd2+与环丙沙星共存时在石英砂中的吸附特征及作用机理

为探讨重金属与兽药抗生素共存时在土壤及地下水砂层中的吸附行为及机理,以重金属镉（Cd）和环丙沙星（Ciprfloxacin,CIP）为研究对象,石英砂为介质,通过批平衡实验法,研究不同Cd²⁺浓度、pH及离子强度等因素下Cd²⁺与环丙沙星共存时在石英砂上的吸附行为及其交互影响.结果表明：①环丙沙星在石英砂上的吸附可分为两个阶段,6 h内为快速吸附,6~24 h为慢速吸附,24 h后达到吸附平衡;Cd²⁺在石英砂上的吸附表现为瞬时吸附,且吸附行为不受环丙沙星浓度的影响;环丙沙星在石英砂上的吸附动力学过程用伪二级动力学模型拟合效果最优,其次是伪一级动力学方程,颗粒内扩散方程拟合效果最差.②不同Cd²⁺浓度对环丙沙星吸附的影响不同,当Cd²⁺浓度较低（5、20 mg·L^-1）时,Cd²⁺的存在对吸附起促进作用;当Cd²⁺浓度为100 mg·L^-1时,Cd²⁺的存在对吸附起抑制作用;pH越高,离子强度越大,石英砂对环丙沙星的吸附量越低,而石英砂对Cd²⁺的吸附则表现为pH越高,吸附量越大,离子强度越高,吸附量越小;不同Cd²⁺浓度、pH及离子强度对CIP吸附的影响程度与CIP浓度有关,CIP浓度越低,影响越显著;除了pH为7的条件外,CIP对Cd²⁺在石英砂上的吸附基本没有影响.③Freundlich方程能较好地拟合不同条件下CIP在石英砂中的吸附曲线,R²均大于0.949,且大部分n值在0.326~0.651之间,说明石英砂对CIP的吸附是非线性的.④Cd可与CIP中的羧基（—COOH）和羰基（C=O）发生络合作用形成络合物而被石英砂所吸附.