磺胺类抗生素的活性炭吸附过程研究

采用煤质活性炭对3种磺胺类抗生素(浓度在1～2 mg/L之间)的吸附处理过程做了深入研究。结果表明,3种磺胺类抗生素在2～3 h之内可以达到吸附平衡;准一级动力学对其吸附动力学的模拟结果良好,且SMZ、SM1和SM2的一级吸附动力学常数k1分别为0.029、0.024和0.017 min-1,3种抗生素的平衡吸附容量分别为3.75、3.23和2.95 mg/g,SMZ的平衡吸附容量最大,最先达到吸附平衡,且平衡浓度也最低。3种磺胺类抗生素的吸附过程中,吸附前期的阻力主要是内扩散,而吸附后期较低浓度的抗生素吸附过程的阻力主要来自于膜扩散;采用Freundlich等温线方程描述3种磺胺类抗生素的吸附过程更为合理。     

不同钙离子浓度下铜对磺胺嘧啶在土壤中的吸附/解吸特征

为探究重金属-抗生素共存时环境条件对土壤吸附/解吸抗生素的影响,通过批次平衡试验研究不同Ca²⁺浓度下Cu²⁺对磺胺嘧啶(SDZ)在土壤上的吸附和解吸行为及其交互作用。结果表明,Cu²⁺浓度的增大显著促进了土壤对SDZ的吸附,同时Ca²⁺的竞争吸附会抑制这种促进作用。Freundlich、Langmuir模型能较好地拟合SDZ在土壤中的吸附曲线,其拟合相关系数(R²)均大于0.90,而滞后系数(HI)在0.726～1.155,接近于1,表明土壤对SDZ的吸附和解吸过程中没有明显的滞后现象。吉布斯自由能变化量(ΔG)在-20.051～-17.468 kJ/mol,|ΔG|均低于40 kJ/mol,是物理吸附;而进一步的傅里叶红外光谱(FTIR)分析表明,Cu²⁺和SDZ在土壤中的主要吸附机制是物理吸附,伴随着氢键效应和络合作用。从一定意义上说明,Cu²⁺可明显提高SDZ在土壤中固持能力,降低其环境迁移的危险性。     

水中磺胺对甲氧嘧啶抗生素的平面波导免疫传感器检测

为满足对水中磺胺类抗生素磺胺对甲氧嘧啶(SMD)快速灵敏检测的需求,本研究基于间接竞争免疫反应原理,结合本课题组自主研发的平面波导免疫传感器,建立了快速检测水环境中的磺胺对甲氧嘧啶(SMD)抗生素的方法.研究结果表明,当抗体浓度优化为1.50μg·mL~(-1)、溶液pH值为中性时,磺胺对甲氧嘧啶(SMD)的检测限可至5.24 ng·L~(-1),定量检测区间为0.03—1.37μg·L~(-1),满足水中SMD抗生素的检测需求;四环素、林可霉素及双酚A三类典型污染物对SMD的检测无明显干扰,本方法具有良好的特异性和选择性,检测周期(包括检测及再生)仅20 min.传感芯片再生性研究表明,检测的核心单元免疫芯片可再生后重复使用,其检测性能在运行100个工作周期后无明显衰减.利用本方法对两种实际水样进行加标回收测试,回收率分别在86.3%—93.2%、86.7%—90.5%之间,相对标准偏差均小于10%.结果表明本方法可用于实际水中SMD的快速检测,同时为其它磺胺类抗生素快速灵敏检测方法的建立提供了参考.     

磁性含磷油茶壳生物炭对水中磺胺甲唑的吸附特性

以废弃油茶壳为原料,采用磷酸活化和铁盐共沉积进行改性制备得到磁性含磷生物炭（MPBC）.通过扫描电镜（SEM）、X射线衍射（XRD）、比表面积和孔径分析（BET）、傅立叶红外光谱（FT-IR）和X射线光电子能谱（XPS）等技术对材料进行表征分析,MPBC孔隙多、比表面积高（1 139.28 m²·g^-1）、表面官能团丰富,且能够在外加磁场的作用下快速实现固液分离.探究了其对水体中磺胺甲唑（SMX）的吸附行为和影响因素,该吸附剂在酸性和中性环境中对SMX表现出优异的吸附性能,而碱性条件和CO₃^2-的存在对吸附具有明显的抑制作用.其吸附过程符合准二级动力学和Langmuir模型,其吸附速率快,最大吸附容量可达356.49 mg·g^-1.吸附机制主要是SMX分子和 MPBC的焦磷酸盐表面官能团（C—O—P键）发生的化学吸附作用,此外还包括氢键作用、π—π电子供体-受体（π—π EDA）作用和孔隙填充效应.MPBC吸附剂的开发为废弃油茶壳的资源化利用和磺胺甲唑废水处理提供一条有效途径.     

氨基酸修饰的高交联吸附树脂对Cu(Ⅱ)和磺胺嘧啶的吸附机制研究

采用络氨酸修饰氯球树脂（PS-DVB）并进行后交联反应制备了氨基酸修饰的高交联吸附树脂（PSTY）.研究了PSTY树脂对Cu（Ⅱ）和磺胺嘧啶（SDZ）的协同吸附性能及交互影响机制.单组分体系中,树脂对Cu（Ⅱ）的吸附随pH值的增加而增加,对SDZ的吸附随着pH值的增加先增后减;共存体系中,SDZ的共存微弱促进了树脂对Cu（Ⅱ）吸附,Cu（Ⅱ）的共存抑制了树脂对SDZ的吸附,且pH大于6后抑制更为明显.PSTY对Cu（Ⅱ）和SDZ的吸附等温线可采用Langmuir和Freundlich方程进行拟合,共存低浓度的SDZ使Cu（Ⅱ）的饱和吸附量略有增加,而高浓度的SDZ使其下降.Cu（Ⅱ）的增强去除主要是阴离子SDZ^-与树脂的质子化基团的静电作用减弱了对Cu（Ⅱ）的静电斥力,Cu（Ⅱ）与SDZ分别与PSTY中的极性基团发生配位作用和氢键作用进行竞争吸附,但Cu（Ⅱ）的配位结合力更强,虽然吸附到树脂上的Cu（Ⅱ）还可以通过桥连作用吸附SDZ,但作用较弱,因此,共存的Cu（Ⅱ）抑制了PSTY树脂对SDZ的吸附,Cu（Ⅱ）浓度越大抑制程度越高.     

Cu2+存在下腐殖酸对磺胺嘧啶吸附解吸的影响

为探究重金属与抗生素共存时不同条件下土壤有机组分对抗生素吸附解吸的影响,通过批量静态吸附试验方法,研究了不同污染物浓度、初始pH、离子强度及阳离子类型下腐殖酸对磺胺嘧啶（sulfadiazine）和重金属Cu共存时吸附解吸行为及其交互作用,并做了显著性差异分析;采用Freundlich、Langmuir等温吸附模型和线性等温吸附模型对试验数据进行拟合,对吸附前后的样品进行红外光谱扫描分析.结果表明:①不同w（Cu2+）对腐殖酸吸附磺胺嘧啶的状况不同,当w（Cu2+）为1、10、100 mg/kg时,Cu2+的存在起促进吸附的作用;当w（Cu2+）为300 mg/kg时,Cu2+的存在起抑制吸附的作用;随着初始pH的增大,吸附量变化不明显,但略有减小;高离子强度促进吸附,低离子强度抑制吸附;高价态阳离子的存在抑制腐殖酸对磺胺嘧啶的吸附.②显著性差异分析显示,P均小于0.05,说明w（Cu2+）、pH、离子强度及阳离子类型对吸附量均有显著影响.③运用Freundlich、Langmuir等温吸附模型和线性等温吸附模型对不同条件下的吸附特征进行拟合,其拟合效果均较好,R2均大于0.952,其中线性等温吸附模型拟合效果最好;HI（滞后系数）在0.995~1.120之间,接近于1,表明腐殖酸对磺胺嘧啶的吸附解吸过程中不存在滞后现象.△G（吉布斯自由能变化量）在18.921~20.412 kJ/mol之间,均小于40 kJ/mol,属于物理吸附.④红外光谱分析表明,腐殖酸对磺胺嘧啶的吸附机制主要是形成氢键或发生络合反应.研究显示,不同条件下腐殖酸对磺胺嘧啶吸附解吸的影响不同,w（Cu2+）、初始pH、离子强度及阳离子类型的改变,均会导致腐殖酸对磺胺嘧啶的吸附情况有所差异.      

光助-二茂铁/H2O2非均相体系降解磺胺二甲基嘧啶

抗生素在废水和地表水中经常检出,因其可诱导细菌菌群的抗药性而备受关注,因而亟需发展新型高效的抗生素去除技术.本研究构建了基于二茂铁(Fc)的光助非均相氧化体系,并选取水体中广泛检出的磺胺二甲基嘧啶(SMZ)为模型化合物,研究了SMZ在该体系中的降解动力学、转化途径和产物.结果表明,相对于Fc、Fc+UV、H_2O_2、H_2O_2+UV、Fc+H_2O_2体系,SMZ在Fc+H_2O_2+UV体系中呈现更好的降解效率.自由基淬灭实验证实·OH是Fc+H_2O_2+UV体系中决定SMZ降解的最主要活性物种.电子自旋共振实验发现Fc+H_2O_2+UV体系中产生了超氧自由基阴离子,说明Fc在光照条件下可产生电子. H_2O_2接受电子后歧化产生·OH进而促进SMZ降解.采用轨道离子阱高分辨质谱对SMZ在Fc+H_2O_2+UV体系中的降解产物进行了鉴定,发现有SMZ的羟基化、脱SO_2和C—S、S—N及N—C键断裂的产物形成.水中常见溶解性组分,如DOM、Cl~-及Br~-,可淬灭·OH而抑制SMZ降解,但离子强度对SMZ在Fc+H_2O_2+UV体系中的降解无显著影响,说明该技术对于含有高盐度抗生素废水的处理仍具有较好的效果.     

海水溶解组分复合作用对磺胺吡啶光解的影响

为研究海水环境中共存的溶解性物质的复合效应对抗生素光解的影响,以磺胺吡啶为模型化合物,采用响应面法（RSM）研究了海水环境中代表性溶解性物质（溶解性有机质（DOM）、HCO₃^-、NO₃^-和Cl^-）的复合效应对磺胺吡啶光解动力学的影响.结果表明在P <0.05显著性水平,DOM和HCO₃^--NO₃^-是影响磺胺吡啶光解的显著因素.HCO₃^-淬灭NO₃^-光诱导形成的·OH致使HCO₃^--NO₃^-相互作用抑制磺胺吡啶光解.自由基淬灭实验证实DOM促进磺胺吡啶光解主要是由其激发三重态DOM（³DOM^*）诱导.DOM小分子类似物（芳香酮类）稳态光化学实验发现磺胺吡啶的光解速率常数（k）的对数与³DOM^*的氧化电势呈现正相关,同时研究也发现SAs的最低未占据轨道和最高占据轨道能级差影响SAs与³DOM^*的反应活性.     

水中磺胺甲(噁)唑和磺胺嘧啶的γ辐照降解研究

文章研究了水溶液中磺胺甲啊恶唑(SMX)和磺胺嘧啶(SD)的γ射线辐照降解,考察了吸收剂量、初始浓度、溶解氧和pH值条件对SMX和SD降解的影响。结果表明,γ辐照可有效降解水中的SMX和SD,其降解率和矿化程度随吸收剂量的增加而升高;较低的初始浓度和中性溶液条件有利于SMX和SD的辐照降解;溶解氧可使降解受到一定的抑制,强酸和强碱环境均不利于反应的进行。在pH为6.5的条件下,初始浓度为5 mg/L的SMX和SD溶液分别受到5 kGy和1.5 kGy的辐射照射时,SMX和SD被完全降解转化,研究结果可为水体中抗生素的辐照降解提供技术参考。