环糊精的Fenton氧化特性及产物分析

环糊精因其具有包合增溶特性,单独或与高级氧化技术(如Fenton氧化)耦合可应用于有机污染物的土壤污染修复,然而环糊精的稳定性不清楚.本研究考察了环糊精在Fenton体系中的降解动力学及转化产物,评估了环糊精的稳定性.结果表明,β-环糊精(β-CD)在Fenton体系中反应速率随着过氧化氢浓度的升高而线性增加,符合二级动力学过程.环糊精与羟基自由基反应的绝对速率常数在酸性条件下(p H=3)分别为3.9×10~9L·(mol·s)~(-1)(β-CD和甲基β环糊精),6.5×10~9L·(mol·s)~(-1)(羟丙基β环糊精),7.2×10~9L·(mol·s)~(-1)(γ-环糊精),中性条件下(p H=7)为2.9×10~9L·(mol·s)~(-1)(β-CD),3.1×10~9L·(mol·s)~(-1)(MCD),3.2×10~9L·(mol·s)~(-1)(HPCD),3.3×10~9L·(mol·s)~(-1)(γ-CD),显示环糊精在酸性条件下降解加快,且绝对速率常数的种类差别较大,而在中性条件下比较稳定,且种类之间差别不大.产物质谱分析表明,环糊精空腔骨架上的羟基被氧化,生成了含有醛基和羧基氧化产物;反应前后总有机碳含量无明显差别,表明环糊精及产物的空腔结构稳定,未被开环破坏.     

紫外/氯工艺中磺胺类药物的转化:机理和毒性评价

磺胺类药物(sulfonamides,SAs)是一种常用的抗菌药物,由于在水生环境中经常被发现,因此备受关注.本文研究了紫外/氯(UV/Cl)工艺中3种磺胺类药物的转化过程及其产物毒性变化,并与氯化、紫外/过氧化氢(UV/H2O2)工艺进行比较.结果 显示,磺胺类药物在UV/Cl工艺中转化效率最高,氯类自由基在其中起到...     

大环多胺镍配合物催化过氧化氢降解碱性品红催化性能与机理

以大环多胺镍配合物[NiL](ClO_4)_2为催化剂(L=1,8-二甲基-1,3,6,8,10,13六氮杂十四烷),H2O2为氧化剂,碱性品红为底物,研究了催化剂用量、氧化剂投入量、底物浓度、反应溶液pH值、反应温度、常见阴离子和天然有机物对催化反应效率的影响.结果表明,反应体系p H=6,催化剂浓度200μmol·L~(-1),碱性品红浓度15 mg·L~(-1),氧化剂投入量0.12 mol·L~(-1),在50℃下反应催化速率达最大值,10 min内碱性品红脱色率96.7%.通过自由基淬灭实验和电子顺磁共振测试发现[NiL](ClO_4)_2-H_2O_2反应体系中主要起氧化降解作用的自由基是O_2~-·,并推测反应机理为:过氧化氢与大环多胺镍配位化合物的中心离子镍配位,形成一个五配位的配位化合物,配位化合物在溶液中分解能给出超氧离子,超氧离子降解碱性品红.     

羟胺促进臭氧氧化降解阿特拉津

臭氧(O_3)能有效氧化去除废水中的微量有机污染物,但其较高的成本限制了在我国废水处理中的应用.因此,开发新型的O_3高级氧化技术以提高O_3的利用率,已成为亟待解决的问题.本研究发现,羟胺(NH_2OH)可大幅提高连续流O_3氧化去除农药阿特拉津(ATZ)的效率.与单独臭氧氧化体系相比,当[NH_2OH]0∶[O_3]s(摩尔浓度比)=0.25时,反应3 min时的ATZ去除率([O_3]s∶[ATZ]0=10,p H 7.0)由37.9%提高至83.8%.当[NH_2OH]0∶[O_3]s=0.25—0.75时,反应前3 min内的加速程度随NH_2OH初始浓度的升高而降低,随后在0.75比例下的加速程度升高,这与[NH_2OH]∶[O_3]s在反应过程中的持续降低及二级氧化剂生成的变化有关.二级氧化剂的生成种类和浓度主要受[NH_2OH]0∶[O_3]s影响,有羟基自由基生成.反应3 min后,在0.25比例下二级氧化剂主要通过攻击ATZ的烷基等含碳基团加速其降解,0.75比例下二级氧化剂对含氯基团的攻击加剧.本研究将为利用NH_2OH开发新型的O_3高级氧化技术提供依据.     

热力学平衡模拟研究Am(Ⅲ)的人体毒性

模拟研究了Am3 在胃液、汗液、组织液、细胞液和尿液中的形态分布及pH值和[Am]对形态分布的影响.结果表明,在胃液中,当[Am]=1×10-7mol·1-1,pH＜2.9时,Am(Ⅲ)主要以水溶性Am3 ,[AmCl]2 和[AmH2PO4]2 形态存在,随pH值的增高,固相AmPO4含量逐渐占据主导地位,而且随[Am]的增加而升高.汗液中,当[Am]=1×10-7mol.1-1时,在pH 4.2-7.5范围内,Am(Ⅲ)主要以各种可溶的形态存在,在pH 6.5,[Am]＜3×10-10mol.1-1或[Am]＞5×10-3mol·1-1时,Am(Ⅲ)主要以Am3 和[AmOH]2 形态存在.组织液中,当[Am]＞1×10-12mol·1-1时,Am(Ⅲ)主要以AmPO4存在,但在组织液中加入EDTA后,Am(Ⅲ)便以可排出体外的[AmEDTA]-形态存在.细胞液中,当pH为7.0时,即使[Am]为4×10-12mol·1-1,Am(Ⅲ)仍主要以固相AmPO4存在,提示Am(Ⅲ)有高的细胞毒性,另外,随pH值降低,固相含量降低,说明肺巨噬细胞摄取的Am(Ⅲ)气溶胶可逐渐释放到人体组织液中.当[Am]=1×10-10mol·1-1,pH＜4.5时,尿液中的Am(Ⅲ)以可溶于水的形态存在,但当pH＞4.5时,则主要以固相AmPO4形式存在,说明可通过降低尿液pH促进肾脏.Am(Ⅲ)排泄.     

Fenton法降解水中布洛芬

采用Fenton法降解水中布洛芬,考察了H2O2投加量、FeSO.47H2O与H2O2的比值、初始pH、反应时间等因素对布洛芬去除率的影响,通过正交实验确定影响作用大小依次为:[Fe2+]∶[H2O2]的物质的量之比>H2O2的投加量>pH值,最佳的反应工艺条件为:H2O2的投加量为3 mL.L-1,[Fe2+]∶[H2O2]的物质的量之比为1∶10,反应初始pH值为3,反应时间为40 min.在最佳条件下布洛芬的去除率达到86%以上.同时对布洛芬降解反应动力学进行了研究,发现Fenton降解布洛芬符合二级反应动力学规律.     

固相萃取-高效液相色谱-串联质谱法同时测定蔬菜中8种磺胺类抗生素

建立了固相萃取-高效液相色谱-串联质谱同时测定蔬菜中8种磺胺类抗生素(SAs)的分析方法.以10 mL乙腈(添加2 g无水硫酸钠、0.1 g乙酸钠、0.1 g Na2EDTA)进行提取,HLB柱净化富集.采用RESTEKPinnacleⅡC18色谱柱,以水(含0.1%甲酸)和乙腈(含0.1%甲酸)为初始流动相进行梯度洗脱.在电喷雾-多反应检测离子模式下,进行定性定量分析.SMZ的方法定量限为0.2μg·kg-1,其它7种化合物的定量限均为0.1μg·kg-1.不同加标浓度(5—100μg·kg-1)下8种SAs的回收率大部分约在70%以上,相对标准偏差(RSD)多数小于10%,表明该方法能够满足实际样品的分析要求.利用该方法对某无公害蔬菜基地进行分析,蔬菜中检出3种以上磺胺类抗生素,含量在0.20—17.43μg·kg-1(干重)之间,总含量在2.42—27.60μg·kg-1之间.     

莱州湾近岸海域中典型抗生素与抗性细菌分布特征及其内在相关性

为了揭示海陆衔接区环境中抗生素与抗性细菌分布特征及其内在相关性,以莱州湾及其主要入海河流为研究区域,利用HPLC-MS/MS分析样品中15种磺胺类抗生素(SAs)和6种喹诺酮类抗生素(QNs)的浓度,并通过改良的Method 1604(US EPA)评估海水与沉积物中2种典型水传病原微生物大肠杆菌(E.coli)与金黄色葡萄球菌(S.aureus)的抗生素抗性水平,进而探讨该区域水体中抗性菌株的分布特点以及微生物抗性率与相应抗生素浓度的相关性。结果显示,莱州湾水体与沉积物中普遍存在磺胺与喹诺酮类抗生素残留及抗性污染问题。两大类抗生素在水体中平均残留浓度分别为3.89 ng·L~(-1)(SAs)和234.68ng·L~(-1)(QNs),在沉积物中分别为0.91 ng·g~(-1)(SAs)和49.37 ng·g~(-1)(QNs),且分布特征基本呈现自河流向海洋逐渐递减的趋势,说明河流输入是莱州湾抗生素污染的主要来源。在水体中,具有磺胺类抗性的E.coli和S.aureus平均检出量分别达到2 018和4 683 CFU·L~(-1),抗性率范围分别在0%~37.3%和10.6%~45.8%之间;而2种喹诺酮类抗性病原微生物的平均检出量则相对较低,分别为1 315 CFU·L~(-1)(E.coli)和1 461 CFU·L~(-1)(S.aureus),抗性率分别为0%~50.0%和0%~20.8%;此外,相比于E.coli,S.aureus为沉积物中的主要抗性病原微生物,磺胺与喹诺酮类抗性S.aureus检出率均高于80%,平均检出量分别为24CFU·g~(-1)和18 CFU·g~(-1)。相关性分析表明,莱州湾近岸海域水体中磺胺类抗生素浓度与磺胺类抗性微生物总量之间具有良好的线性关系,然而其与微生物抗性率之间并未表现出相似的规律,说明近岸海洋环境中抗生素的残留量不是影响抗性菌株丰度的唯一因素。     

水体中二氧化钛(P25)光催化降解甲芬那酸的机理

本文研究了甲芬那酸(MEF)在UV-P25光催化降解下的行为和产物.结果表明,在紫外光照下P25能够快速催化降解MEF,实验浓度下很好地符合准一级动力学模型,速率常数为0.338 min~(-1).碱性溶液有利于MEF的降解,随着p H值从5.0增加到10.0,速率常数从0.271 min~(-1)增加到了0.388 min~(-1).采用硝基苯作为分子探针鉴定了P25光催化降解MEF过程中生成的羟基稳态浓度为0.58×10~(-1)2mmol·L~(-1),通过异丙醇猝灭计算出羟基自由基贡献率为95.7%,由此推算MEF与羟基的实际二级反应速率常数为1.04×1010L·(mol·s)~(-1).采用UPLC/MS/MS鉴定了MEF降解产物,推测MEF的光催化降解途径主要涉及脱氢反应、羟基化反应和酮化反应.发光菌急性毒性试验评价MEF降解过程中中间产物的毒性变化表明,UV-P25是一种有效降低MEF毒性的方法.     

饮用水中两种硫醚类嗅味物质的氧化去除

本文针对KMnO_4、ClO_2、NaClO、O_3、H_2O_2去除饮用水中戊基硫醚(diamyl sulfide,DAS)和丙基硫醚(dipropyl sulfide,DPS)进行了研究.在中性室温条件下选取KMnO_4、ClO_2、NaClO、O_3、H_2O_(2 )5种氧化方式氧化2000 ng·L~(-1) DPS、DAS,并探究其去除效果、氧化动力学及氧化机理.实验结果表明,5种氧化方式氧化2000 ng·L~(-1)的DPS、DAS 2 h后,DPS、DAS去除率大多数都达到了90%以上,DPS、DAS氧化后剩余浓度大多低于其嗅阈值;根据动力学常数计算,高锰酸钾与DPS、DAS的二级反应动力学常数分别为2.30×10~4、1.74×10~4 L·mol~(-1)·min~(-1);O_3、H_2O_2氧化结果表明,O_3氧化效果明显高于其他氧化方式,但单独使用H_2O_2效果不及其他氧化剂;ClO_2、NaClO在硫醚的氧化中效果显著,去除率接近100%;高锰酸钾在氧化中存在色度问题,当水体中DPS、DAS浓度水平较高时高锰酸钾适用性不强;高锰酸钾、次氯酸钠、二氧化氯等氧化剂会使DPS、DAS氧化成砜类物质,本研究中识别出二戊基砜(diamyl sulfone)、二丙基砜(dipropyl sulfone).     

碳源补充型高级氧化法工艺净化水中磺胺类抗生素研究进展与趋势

磺胺类抗生素(SAs)是自然水环境和污水处理系统中检出频次与残留浓度最高的抗生素之一。过氧乙酸(PAA)作为广谱性杀菌剂,因其氧化性强、环境友好等优势,其用于有机污染物降解成为研究热点之一。与传统H2O2基芬顿法等无机氧化法相比,PAA氧化反应生成乙酸,经中和后转化的乙酸钠可为后续生化工艺段提供优质碳源,有效降低含SAs废水的处理成本。该文对PAA基碳源补充型高级氧化法的研究进展与趋势进行了系统总结。以SAs作为典型水环境污染物,对近年来PAA基碳源补充型高级氧化工艺进行了系统总结分析,比较分析了其对各类水质背景中SAs的去除效能,并对过渡金属、碳基材料等多种PAA活化方式,工艺运行参数、活性氧物种(ROS)的交联作用机理以及SAs降解机制进行了剖析。研究发现,乙酰氧基自由基和乙酰过氧基自由基为PAA基高级氧化工艺中的基础活性物质,pH、PAA含量、共存物质等会不同程度上影响体系中ROS的生成路径。此外,磺胺类抗生素主要包括五元磺胺和六元磺胺,二者降解机理存在一定差异。五元磺胺降解主要依靠苯胺环上氨基氧化、羟基取代、S–N/S–C键断裂、N中心自由基偶联反应等4种途径;六元磺胺降解过程...     

胞内砷磷含量和比值对莱茵衣藻砷酸盐和亚砷酸盐耐性的影响

为探索胞内砷(As)与磷(P)含量和比值与莱茵衣藻As耐性的关系,本文设置两个磷酸盐(PO_4~(3-))和系列砷酸盐(As(V))、亚砷酸盐(As(Ⅲ))浓度,处理72 h后测定莱茵衣藻生长情况和胞内As、P含量,并以培养液As浓度([As]_dis)、胞内As含量([As]_intra)、胞内砷磷比([As:P]_intra)推算半数效应浓度(EC_50),比较这3种指标对莱茵衣藻As耐性的评价效果.结果表明,随着[As]_dis的增加,莱茵衣藻[As]_intra上升,提高培养液PO_4~(3-)浓度不影响As(Ⅲ)处理下的[As]_intra,但显著降低了As(V)处理下的[As]_intra.以[As]_dis表征EC_50时,两种PO_4~(3-)水平(0.315、3.15 mg·L~(-1))下的As(Ⅲ)-EC_50(2090.3、21183.6μg·L~(-1)-As)明显高于As(V)-EC_50(162.1、2358.3μg·L~(-1)-As).基于[As]_intra的EC_50数据显示,PO_4~(3-)水平不影响As(Ⅲ)-EC_50(123.9、125.0μg·g~(-1)-As-dw),但显著影响As(V)-EC_50(7.4、58.6μg·g~(-1)-As-dw).由[As:P]_intra推算的EC_50可知,PO_4~(3-)对两种形态As毒性的影响相反,As(Ⅲ)-EC_50分别为21.1、6.1(mol/mol,As/P),As(V)-EC_50分别为1.3、3.4(mol/mol,As/P).研究结果说明,As(V)对该藻的毒性大于As(Ⅲ),莱茵衣藻对As(V)和As(Ⅲ)的耐性除了受到培养液PO_4~(3-)浓度的制约外,还受到胞内As、P含量及其比值的影响.     

固相萃取-高效液相色谱法分析蔬菜中6种磺胺类抗生素

建立了固相萃取-高效液相色谱同时测定蔬菜中6种磺胺类抗生素的分析方法.以每克蔬菜(干样)加5ml乙腈(添加2g无水硫酸钠、0.1g乙酸钠、O.1gNa2EDTA)超声提取25min,采用正己烷液-液萃取去脂,C18柱净化富集.以磷酸(0.01mol·1-1,pH2.5):乙腈=80:20(V:V)溶液作为流动相,检测波长为270nm.蔬菜样品中6种磺胺类抗生素的回收率为50.8%-98.9%,定量限为21.9-72.8μg·k-1.利用该方法对不同蔬菜样品进行了分析,6种磺胺类抗生素均不同程度被检出,总含量在0.38-2.24 mg.kg-1(鲜重)之间.     

甲氧苄啶在有机酸络合Fe~(2+)活化过硫酸钠体系中的降解机制

在有机酸(OAS)/Fe~(2+)/过硫酸钠(PDS)体系中生成的具有强氧化能力的硫酸根自由基(SO_4~(·-)),可以降解水中难降解污染物甲氧苄啶(TMP).分别探讨了柠檬酸(CA)浓度、Fe~(2+)浓度、PDS浓度、p H值对甲氧苄啶降解的影响,以及不同浓度的4种有机酸在不同p H值下对TMP降解的影响.结果表明,当TMP浓度20μmol·L~(-1),p H=7,温度25℃,反应时间30 min,摩尔比CA∶Fe~(2+)∶PDS∶TMP=5∶15∶40∶1时,TMP的降解率高达82.55%;柠檬酸和EDTA有促进TMP降解作用,焦磷酸钠和草酸起抑制TMP降解作用.猝灭实验证实了TMP的降解是SO_4~(·-)和·OH共同作用的结果,SO_4~(-·)起主导作用;液相色谱质谱检出5种中间产物,推测TMP的降解路径涉及羟基化反应、脱甲氧基化反应和裂解反应.     

电-Fenton法降解青霉素的动力学研究

采用电-Fenton法处理青霉素钠(Penicillin G sodium, PGN)模拟废水,当T=20℃,pH=3时,投加0.5g·l-1 FeSO4和0.2ml·l-1 H2O2,在0.6A电流下降解青霉素钠废水(100 mg·l-1), 20min后青霉素钠去除率为79%,40min后去除率为95%.拟合实验数据得到青霉素钠降解反应的速率方程式为:-d[PGN]/dt=2.35×106 exp(-32869.4/RT )[Fe2 ]0.53[H2O2]0.8[PGN]1.14反应速率常数和反应级数表明,初始阶段降解反应进行非常迅速,且H2O2浓度比Fe2 浓度对电-Fenton降解反应的影响重要.     

荧光素与β-环糊精的包合作用

采用UV光谱法、荧光光谱法、双倒数法,在pH=7.40的缓冲溶液中系统研究小分子荧光素与β-环糊精的包合作用.摩尔比法确定小分子荧光素与β-环糊精的包合比n_(β-CD):n_(FL)=1∶1,表观摩尔吸光系数ε=6.30×10~4L/(mol·cm).双倒数法确定结合常数K~Θ 18℃=7.21×10~5L/mol.热力学分析方法计算得到:(1)Δ_rH_m~Θ=7.93×10~4J/mol,Δ_rH_m~Θ为正值,说明包合作用吸热;(2)Δ_rG_m~Θ 291.15 K=-3.27×10~4J/mol,推测β-环糊精与荧光素的包合作用有自发进行的可能;(3)Δ_rS_m~Θ 291.15 K=384.68 J/(mol·K),由此可知,β-环糊精与荧光素的相互作用为熵所驱动.并用傅里叶变换红外光谱仪和X射线衍射仪对包合物进行了表征.     

磺胺类化合物对大肠杆菌突变QSAR预测模型初探

抗生素被广泛应用于医疗、农业和畜牧业等领域,但是长期滥用会促进细菌的突变作用。本文以大肠杆菌(E.coli)为受试生物,测定了10种磺胺类抗生素(SAs)单一暴露时对E.coli的突变效应,采用物化参数Ebinding(抗生素与其靶蛋白的相互作用能力)与突变效应参数lgRC0-2(最高可观测突变促进效应浓度)或lgRCmax(突变促进率最大值对应的浓度),建立了突变效应的QSAR模型,并采用雷达图进行验证。结果表明,lgRC0-2与Ebinding模型和lgRCmax与Ebinding、DMG(偶极矩)模型的拟合系数R2分别是0.888、0.873,即lgRC0-2或lgRCmax与Ebinding相关性均较好,可能由于磺胺类化合物(SAs)会作用于叶酸合成通路,影响嘌呤、嘧啶碱基的合成,从而对E.coli的突变具有促进效应,且雷达图验证表明,上述2个模型均具有良好的内部预测能力。本研究有望为抗生素使用带来的生态风险评价以及药物设计提供相关指导。     

二氧化氯对水中病毒、藻类和浮游动物的失活效果

本文研究了二氧化氯对水中一些主要病毒、藻类和浮游动物的失活效果,以及在不同消毒剂投量、接触时间和pH值等条件下,二氧化氯(ClO_2)对水体中一些微生物的杀灭和失活效果.与液氯对比的结果表明:ClO_2对藻类失活效果优于或相当于液氯;ClO_2对病毒和浮游动物的失活效果显著优于液氯;ClO_2可在一广泛的pH值范围内杀灭微生物.此外,还从理论上初步探讨了ClO_2对病毒的失活机理.研究结果表明,ClO_2是一种优良的液氯替代消毒剂,这对开展ClO_2的研究及其应用有重要意义.     

MAP沉淀法与超声波技术相联合对畜禽粪便的脱氮除磷效果

研究磷酸铵镁(MAP)沉淀法与超声波技术相联合处理高浓度畜禽废水的最佳反应条件.结果表明,MAP沉淀法在pH值9.5、n(Mg2+):n(NH+4)∶n(PO43-)=1.2∶1∶1、反应时间10 min时脱氮除磷效果最佳,氨氮去除率为95.10％,磷酸盐去除率为97.40％.MAP沉淀与超声波辐照联合处理最佳条件下,同时增加曝气(流量为200L·h-1),6h时氨氮去除率可提高到98％.     

咪唑类离子液体在β沸石上的吸附

采用硅铝比(SiO_2与Al_2O_3的物质的量之比)为31.66和190.73的两种β沸石分子筛,吸附氯化1,3-二甲基咪唑([DMIM]Cl)、氯化1-丁基-3-甲基咪唑([BMIM]Cl)及氯化1-辛基-3-甲基咪唑([OMIM]Cl)等3种不同分子量大小的咪唑类离子液体,研究不同硅铝比的β沸石对分子大小不同的离子液体的吸附差异.实验结果表明,β沸石对离子液体的吸附等温线符合Freundlich吸附模式,[DMIM]Cl、[BMIM]Cl和[OMIM]Cl在β_1沸石上的吸附容量分别为0.62 mmol·g~(-1)、0.67 mmol·g~(-1)和0.73 mmol·g~(-1),在β_2沸石上的吸附容量分别为0.23 mmol·g~(-1)、0.38 mmol·g~(-1)和0.55 mmol·g~(-1).β_1沸石的吸附效果比β_2沸石要好,且随着离子液体阳离子上烷基侧链碳原子数目增加,针对同一种吸附质,β_1和β_2沸石吸附容量之间的差异逐渐减小.吸附动力学显示[DMIM]Cl、[OMIM]Cl在β沸石上的吸附符合二级动力学,β_1沸石吸附速率高于β_2沸石,且吸附平衡所需时间更短.[DMIM]Cl和[OMIM]Cl在β_1沸石上的吸附速率常数分别为0.0248 g·mg~(-1)·min~(-1)和0.0109 g·mg~(-1)·min~(-1),在β_2沸石上的吸附速率常数分别为0.0171 g·mg~(-1)·min~(-1)和0.0033 g·mg~(-1)·min~(-1).β沸石对离子液体[BMIM]Cl及[OMIM]Cl的吸附容量比目前已报道文献中的活性炭的更高,是去除水体中离子液体的一种潜在优质吸附剂.