本文關(guān)鍵詞：鐵炭微電解法處理青霉素和磺胺類抗生素廢水的研究

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【摘要】：抗生素是一類常見的抗菌藥物,已被廣泛地應(yīng)用于醫(yī)療、畜牧和養(yǎng)殖業(yè)中。近年來,隨著市場(chǎng)需求的增加,抗生素產(chǎn)量也不斷提高,而伴隨著生產(chǎn)和使用產(chǎn)生的高濃度抗生素廢水的處理問題,則成為了大家關(guān)注的焦點(diǎn)和難點(diǎn)。因此,研究抗生素廢水的有效處理技術(shù)具有重要的意義。本研究采用鐵炭微電解法處理抗生素廢水。首先,以還原性鐵粉和活性炭粉為原料,混合一定量的添加劑,采用高溫焙燒制備了一種新型的鐵炭復(fù)合材料。實(shí)驗(yàn)以某一磺胺類抗生素(磺胺甲基嘧啶)為處理對(duì)象,分別考察了鐵炭質(zhì)量比、鐵炭含量(占總質(zhì)量百分比)及焙燒溫度對(duì)抗生素去除率的影響,并得到了最佳制備條件,即鐵炭比為1:1,鐵炭百分比為80%,焙燒溫度為900oC。而且掃描電鏡(SEM)及BET比表面積檢測(cè)結(jié)果顯示,新制備的材料為多孔材料,孔徑小且比表面積大,有利于污染物的去除。目前,實(shí)際工程中仍主要采用傳統(tǒng)的鐵屑-活性炭物理混合堆積物作為微電解材料,因此本研究采用一定濃度的阿莫西林(AMX)、氨芐青霉素(AMP)和青霉素G鈉(PG)溶液作為模擬廢水,通過靜態(tài)試驗(yàn)研究了鐵粉-活性炭粉組合材料對(duì)三種抗生素的去除情況。首先考察了反應(yīng)時(shí)間、初始pH、鐵炭質(zhì)量比及曝氣對(duì)鐵粉-活性炭粉組合材料去除三種青霉素的影響。然后通過對(duì)照試驗(yàn),分析了鐵炭微電解的反應(yīng)過程。結(jié)果表明,微電解反應(yīng)是一個(gè)復(fù)雜的過程,主要包含電化學(xué)作用、氧化還原作用和混凝吸附作用,其中Fe3+的混凝作用約占21.8%。最后對(duì)比了鐵粉-活性炭粉組合材料及新型鐵炭復(fù)合材料對(duì)三種抗生素的去除效果,發(fā)現(xiàn)復(fù)合材料的去除效果明顯優(yōu)于鐵粉-炭粉材料。為了進(jìn)一步探討鐵炭復(fù)合材料在微電解法中處理抗生素廢水的特性,實(shí)驗(yàn)以一定濃度的磺胺甲基嘧啶(SM1)、磺胺甲惡唑(SMX)和磺胺對(duì)甲氧嘧啶(SMT)溶液作為模擬廢水,通過單因素影響試驗(yàn)得出了其最優(yōu)反應(yīng)條件。在初始pH為2,溫度為25oC,材料投加量為1g/mL,持續(xù)曝氣8小時(shí)后,SM1、SMX和SMT去除率分別達(dá)到了83.0%、65.8%和75.6%。通過SM1去除率變化情況和廢水中無(wú)機(jī)離子的濃度變化趨勢(shì),以及液相色譜-質(zhì)譜聯(lián)用法(LC/MS)產(chǎn)物結(jié)果分析,推測(cè)了鐵炭微電解法降解磺胺類抗生素的反應(yīng)機(jī)理,其主要反應(yīng)途徑之一可能為抗生素SM1中的S-N鍵斷裂釋放出S、N原子。綜上所述,新型鐵炭復(fù)合材料有較好的物理性質(zhì),相比于傳統(tǒng)的鐵粉-炭粉混合材料,其多孔結(jié)構(gòu)具有更明顯的優(yōu)勢(shì)。而且在抗生素廢水的處理中,鐵炭微電解法具有較好的處理效果,且經(jīng)濟(jì)實(shí)用,操作簡(jiǎn)單。
【關(guān)鍵詞】：鐵炭 微電解 抗生素 青霉素 磺胺
【學(xué)位授予單位】：浙江工業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號(hào)】：X787
【目錄】：

• 摘要3-5
• ABSTRACT5-10
• 第1章 緒論10-24
• 1.1 課題來源與研究背景10
• 1.1.1 課題來源10
• 1.1.2 研究背景10
• 1.2 抗生素概述10-13
• 1.2.1 抗生素的使用現(xiàn)狀10-11
• 1.2.2 水環(huán)境中抗生素的來源及分布11-12
• 1.2.3 殘留抗生素對(duì)環(huán)境的危害12-13
• 1.3 抗生素廢水的處理現(xiàn)狀13-14
• 1.3.1 物化處理法13
• 1.3.2 生物處理法13-14
• 1.3.3 電化學(xué)法14
• 1.3.4 高級(jí)氧化法14
• 1.4 鐵炭微電解法的研究現(xiàn)狀14-21
• 1.4.1 鐵炭微電解法的原理14-16
• 1.4.2 鐵炭微電解法在水處理中的應(yīng)用現(xiàn)狀16-19
• 1.4.3 鐵炭微電解法在水處理中的優(yōu)缺點(diǎn)19-20
• 1.4.4 鐵炭微電解法的發(fā)展方向20-21
• 1.5 研究的目的及內(nèi)容21-22
• 1.6 技術(shù)路線22-24
• 第2章 復(fù)合型鐵炭微電解材料的制備24-32
• 2.1 引言24
• 2.2 實(shí)驗(yàn)材料24-25
• 2.2.1 化學(xué)試劑24-25
• 2.2.2 實(shí)驗(yàn)儀器25
• 2.3 實(shí)驗(yàn)方法25-26
• 2.3.1 鐵炭材料的制備25-26
• 2.3.2 單因素影響實(shí)驗(yàn)26
• 2.4 結(jié)果與討論26-31
• 2.4.1 單因素影響的研究26-29
• 2.4.2 鐵炭材料的表征29-31
• 2.5 本章小結(jié)31-32
• 第3章 鐵炭微電解法對(duì)三種青霉素類抗生素的降解研究32-46
• 3.1 引言32
• 3.2 實(shí)驗(yàn)材料32-34
• 3.2.1 實(shí)驗(yàn)用水32-33
• 3.2.2 化學(xué)試劑33
• 3.2.3 實(shí)驗(yàn)儀器33-34
• 3.3 實(shí)驗(yàn)方法34-35
• 3.3.1 實(shí)驗(yàn)步驟34
• 3.3.2 分析方法34-35
• 3.4 結(jié)果與討論35-45
• 3.4.1 傳統(tǒng)鐵炭材料去除青霉素的影響因素分析35-41
• 3.4.2 鐵炭微電解反應(yīng)體系的分析41-42
• 3.4.3 傳統(tǒng)鐵炭材料與新型復(fù)合材料的對(duì)比實(shí)驗(yàn)42-45
• 3.5 本章小結(jié)45-46
• 第4章 鐵炭微電解法對(duì)三種磺胺類抗生素的降解研究46-64
• 4.1 引言46
• 4.2 實(shí)驗(yàn)材料46-49
• 4.2.1 實(shí)驗(yàn)用水46-47
• 4.2.2 化學(xué)試劑47-48
• 4.2.3 鐵炭材料48
• 4.2.4 實(shí)驗(yàn)儀器48
• 4.2.5 試驗(yàn)裝置48-49
• 4.3 實(shí)驗(yàn)方法49-51
• 4.3.1 實(shí)驗(yàn)步驟49
• 4.3.2 分析方法49-51
• 4.4 鐵炭微電解法的影響因素分析51-57
• 4.4.1 反應(yīng)時(shí)間的影響51-52
• 4.4.2 鐵炭填料投加量的影響52-53
• 4.4.3 反應(yīng)溫度的影響53-54
• 4.4.4 初始pH值的影響54-55
• 4.4.5 曝氣條件的影響55-57
• 4.5 鐵炭微電解法降解磺胺機(jī)理初探57-62
• 4.5.1 pH變化的分析57-58
• 4.5.2 TOC、TN濃度變化的分析58-59
• 4.5.3 無(wú)機(jī)離子濃度變化的分析59-60
• 4.5.4 降解中間產(chǎn)物（SM1）的分析60-62
• 4.6 本章小結(jié)62-64
• 第5章 結(jié)論與展望64-66
• 5.1 結(jié)論64-65
• 5.2 展望65-66
• 參考文獻(xiàn)66-72
• 作者在攻讀碩士學(xué)位期間所取得的科研成果72-74
• 致謝74-75

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號(hào)：639546