论文摘要
近十年来,药品和个人护理品（PPCPs）作为新型污染物被环境科学家们所重视。抗生素是PPCPs中最常见的一类药物,其中四环素类抗生素是使用最广泛、最多用量的抗生素之一,它广泛应用于人类疾病的治疗以及畜禽的治疗或者作为促生长剂的饲料。本文以四环素（TC）为研究对象,探讨了四环素在铁-草酸盐（oxalate）配合物和铁-柠檬酸盐（citrate）配合物中的光降解过程以及反应机理。本文采用Design Expert试验设计软件的中心组合设计的方法设计实验。通过软件响应面及方差分析结果,得出实验设计的因素对四环素光降解的影响效果,并给出反应最优化的条件。铁-草酸盐配合物在模拟太阳光下降解四环素的分析中,选取了四环素浓度（0-90μM）、pH值（3.0-7.0）、Fe（Ⅲ）浓度（0-40μM）、草酸盐浓度（0-400μM）为考察对象,每个因素设置5个水平,中心点重复实验6组,中心点设置的水平值分别为:[TC]0= 50.0μM,[pH]0= 5.0,[Fe（Ⅲ）]0= 20μM,[oxalate]0= 200μM,实验总数30组,以每组反应的一级反应速率常数作为响应曲面的响应值。分析结果显示:初始TC浓度、pH值、Fe（Ⅲ）对四环素的光降解效应显著。研究得出结论:（ⅰ）随着TC浓度的增加变化时,反应速率常数k显著的降低;（ⅱ）溶液pH值影响Fe（Ⅲ）-草酸盐配合物的种类和数量,Fe（Ⅲ）-草酸盐配合物的种类决定了·OH产生的量,而pH值过高,则会造成铁的沉淀;（ⅲ）铁和草酸钠同时存在比单纯铁存在的情况下降解效率高,这说明Fe（Ⅲ）-oxa配合物的光化学活性要高于Fe（Ⅲ）-OH;（ⅳ）增加Fe（Ⅲ）或者oxalate的浓度,都能不同程度的促进反应的速率;（ⅴ）pH值决定Fe（Ⅲ）-oxa配合物的形态分布,不同形态的Fe（Ⅲ）配合物具有不同的光吸收特性和光化学活性。铁-柠檬酸盐配合物在模拟太阳光下降解四环素的研究中,初始四环素浓度（0-90μM）、Fe（Ⅲ）浓度（0-40μM）、柠檬酸浓度（0-400μM）、pH值（5.0-9.0）做为考察对象。每个因素设置5个水平值。通过软件分析,得出光催化降解的最优条件为:[TC]0= 10.5μM,pH= 6.9,[Fe（Ⅲ）]0= 33.8μM,[citrate]0= 324μM,此时反应速率常数为0.0323min-1。研究得出结论:（ⅰ）低浓度的四环素溶液更易于降解;（ⅱ）增加Fe（Ⅲ）或者柠檬酸的浓度,能够不同程度的促进四环素的降解;（ⅲ）·OH焠灭反应证实了,四环素的光降解与铁-柠檬酸盐配合物在模拟太阳光照射下产生的·OH有关;（ⅳ）铁-柠檬酸盐是一类高效光催化剂,它能够在近中性条件下高效降解四环素。本研究表明了铁-柠檬酸盐是一种高效的光催化剂,它能够对四环素类废水高效降解,并且能够将反应提高到近中性的条件下,这对实际的抗生素废水的处理具有指导意义。