氧化改性活性炭吸附去除水相中磺胺类抗生素
《锰铈掺杂碳纳米管活化过一硫酸盐降解磺胺类抗生素》范文
《锰铈掺杂碳纳米管活化过一硫酸盐降解磺胺类抗生素》篇一一、引言随着抗生素的广泛应用，磺胺类抗生素（SAs）在环境和生物体内的残留问题逐渐引起人们的关注。
锰铈掺杂碳纳米管（MnCe-CNTs）活化过一硫酸盐（PMS）作为一种新型的高级氧化技术，被广泛应用于抗生素的降解处理。
本文将详细探讨该技术在降解磺胺类抗生素方面的应用及其机理。
二、锰铈掺杂碳纳米管的制备与性质2.1 制备方法锰铈掺杂碳纳米管是通过化学气相沉积法（CVD）制备的。
具体步骤包括：将含有锰、铈的金属盐与催化剂一起在高温下进行反应，生成含有锰铈的碳纳米管。
2.2 性质特点MnCe-CNTs具有较高的比表面积和良好的电子传导性，同时其表面富含的活性位点可以有效地活化PMS，产生具有强氧化性的自由基，从而对磺胺类抗生素进行降解。
三、MnCe-CNTs活化PMS降解磺胺类抗生素的机理3.1 活化过程MnCe-CNTs活化PMS的过程主要包括电子转移和自由基生成两个步骤。
首先，MnCe-CNTs表面的活性位点与PMS发生电子转移反应，使PMS活化并生成自由基。
然后，这些自由基与磺胺类抗生素发生反应，使其降解为低毒或无毒的小分子物质。
3.2 降解机理磺胺类抗生素的降解过程主要包括脱硫、脱氮、开环等反应。
在MnCe-CNTs活化PMS的作用下，磺胺类抗生素的化学键被打断，使其分子结构发生变化，最终达到降解的目的。
同时，降解过程中产生的中间产物会进一步被氧化或还原，最终转化为低毒或无毒的小分子物质。
四、实验结果与讨论4.1 实验方法与条件本实验采用MnCe-CNTs作为催化剂，以PMS为氧化剂，对磺胺类抗生素进行降解处理。
实验条件包括催化剂用量、PMS浓度、反应温度和反应时间等。
通过测定反应前后磺胺类抗生素的浓度变化，评价该技术的降解效果。
4.2 结果分析实验结果表明，MnCe-CNTs活化PMS对磺胺类抗生素具有较好的降解效果。
随着催化剂用量、PMS浓度的增加以及反应温度的提高，磺胺类抗生素的降解率逐渐提高。
《2024年废水中抗生素降解和去除方法的研究进展》范文
《废水中抗生素降解和去除方法的研究进展》篇一废水中的抗生素降解与去除方法的研究进展一、引言随着人类对医疗保健需求的日益增长，抗生素的使用量逐渐增大。
然而，大量的抗生素未经适当处理即被排放至自然环境中，这已经成为了全球范围内的严重问题。
废水中的抗生素残留物因其潜在的对生态环境及人类健康的长期负面影响而备受关注。
因此，废水中抗生素的降解和去除方法的研究显得尤为重要。
本文将就这一领域的研究进展进行详细阐述。
二、抗生素在废水中的来源与影响抗生素在废水中的主要来源包括制药工厂的排放、医院和家庭的污水排放等。
这些抗生素进入自然环境后，可能会在生态系统中产生耐药性细菌和抗性基因，进而影响水生生态系统的健康，并对人类的饮用水安全造成潜在威胁。
三、废水中抗生素降解与去除方法的研究进展1. 物理法物理法主要是通过物理手段去除废水中的抗生素，如吸附法、膜分离法等。
其中，活性炭因其良好的吸附性能被广泛应用于抗生素的去除。
此外，纳米材料因其具有大的比表面积和良好的吸附性能，也被视为一种有效的抗生素去除手段。
2. 化学法化学法主要是利用化学反应改变抗生素的化学性质，从而降低其环境中的活性。
常用的化学法包括氧化法、还原法、沉淀法等。
其中，高级氧化技术如光催化、电化学氧化等可以有效地降解抗生素。
3. 生物法生物法是利用微生物的生物降解作用去除废水中的抗生素。
常见的生物法包括活性污泥法、生物膜法等。
此外，近年来对特定细菌和酶的研究也取得了一定的进展，这些细菌和酶能够有效地降解抗生素。
四、未来展望目前，各种方法在抗生素的降解和去除上都有一定的效果，但每种方法都存在其局限性。
未来研究应注重综合利用各种方法，发挥其各自的优势，以提高抗生素的去除效率。
此外，对于耐药性细菌和抗性基因的研究也应得到重视，以全面解决抗生素对环境的影响。
五、结论废水中抗生素的降解和去除是一个复杂而重要的研究领域。
随着科学技术的进步，各种新的技术和方法不断涌现，为解决这一问题提供了新的思路。
磺胺类药物污染水体处理工艺
磺胺类药物污染水体处理工艺抗生素在防治人类及牲畜细菌性疾病方面发挥了巨大作用。
磺胺类药物(sulfonamides,SAs)是应用最广泛的抗生素之一,主要用于医学、水产养殖和畜牧业。
虽然这些药物以及代谢中间体在环境中能够经过吸附、生物和非生物降解得到部分去除,但这类药物在环境中很难被完全降解,最终还是进入环境水体,威胁水生生物甚至是人类的安全。
养殖废水、医院废水和生活污水中大部分未完全降解的SAs及其代谢物进入污水处理厂。
全球多地污水处理厂出水的SAs 检出ng 级至μg 级:如日本崎玉市2. 4 ~11 ng·L - 1,加拿大243 ~ 363 ng·L - 1;美国160 ~ 200 ng·L - 1;中国广州市14 ~ 118 ng·L - 1;香港1. 1 ~ 1 718 ng·L - 1;合肥2. 66 ~ 135. 12 ng·L - 1 等)。
光降解是SAs 在水环境中最有效的降解方式之一 ,主要的光解途径有直接光解、间接光解和自敏化光解,直接光解和自敏化光解对环境中SAs 的去除更具现实意义。
目前,国内外对SAs 光解的研究较少,PERISA 等利用MS/ MS 和NMR 技术分析了磺胺嘧啶、磺胺甲噁唑及其代谢产物直接光解的基本降解路径并得到9 种光解产物。
MOUAMFON 等利用UV/ H2 O2 工艺处理磺胺甲噁唑,证明羟基自由基是反应过程的主要活性物质,同时存在直接光解,VUV/ H2 O2 比UV/ H2 O2 快2. 1 倍。
SAs 光解研究主要集中在纯水中的光催化降解、光催化降解的路径及光催化产物的确定 ,而鲜有对SAs 的直接光解及其在污水处理厂二级出水中光解行为的报道。
目前的传统污水处理工艺并不能有效去除SAs ,因而污水处理厂附近受纳水体抗生素检出率较高。
二级出水中成分复杂,对SAs 光解影响较大。
本研究选择磺胺二甲嘧啶(SM2 )为目标化合物,比较其在纯水和污水处理厂二级出水中光解的差异,通过在纯水中逐一模拟添加二级出水中主要成分来确定影响二级出水中SM2光解的主要因素,并用猝灭实验确定了SM2 光解过程中的主要活性物质,研究结果对污水处理厂中SAs 的处理具有理论和实际意义。
含空气气氛中制备生物炭及对水中磺胺嘧啶的去除
含空气气氛中制备生物炭及对水中磺胺嘧啶的去除何泓亮,李春艳,方韵霄,朱晓晓,李建法(绍兴文理学院化学化工学院,浙江绍兴312000)[摘要]尝试在热解气氛中定量掺入空气制备生物炭,以提高其表面积,并用于吸附去除模拟废水中的磺胺嘧啶。
结果表明,随着空气流量的升高,生物炭的微、介孔表面积和孔容均显著提高;当热解温度为700℃时所得生物炭的介孔表面积最大。
2种介孔表面积较大的生物炭(BA 50800、BA 50700)对磺胺嘧啶表现出更强的吸附去除能力,用量为200mg/L 时,其对磺胺嘧啶的去除率接近100%。
[关键词]生物炭;介孔;抗生素;吸附[中图分类号]X703;TQ351.21[文献标识码]A[文章编号]1005-829X(2019)12-0045-04Preparation of biochar in air⁃containing atmosphere and its application for removal of sulfadiazine from waterHe Hongliang ,Li Chunyan ,Fang Yunxiao ,Zhu Xiaoxiao ,Li Jianfa(College of Chemistry and Chemical Engineering ,Shaoxing University ,Shaoxing 312000,China )Abstract:Air is quantitatively added to enhance the surface area of biochar in the pyrolysis.Then the prepared bio⁃char samples are used to remove sulfadiazine in simulated wastewater.The results indicate that ,the surface area and pore volume of both micropores and mesopores of biochar are enhanced significantly ,when the air flow increases.The micropore surface of biochar is enhanced with the increase of pyrolysis temperature ,and the highest mesopore surface area is observed on the biochar prepared at 700℃.The two biochar samples (BA 50800and BA 50700)with large meso⁃pore surface area show high adsorptive removal capacity to sulfadiazine in water.Meanwhile ,the removal ratio is close to 100%when the biochar dosage is 200mg/L.Key words:biochar ;mesopore ;antibiotic ;adsorption [基金项目]国家自然科学基金(21777103)磺胺类抗生素具有抗菌广谱、疗效强、价格低廉等优点,除用于治疗人类疾病外,更多地应用于集约化养殖业〔1〕。
活性炭改性方法及其在水处理中的应用
活性炭改性方法及其在水处理中的应用龙源期刊网 /doc/b310631811.html,活性炭改性方法及其在水处理中的应用作者：王莘来源：《科学与财富》2016年第18期0 引言活性炭本身具有较高的安全性、耐热、耐酸碱、吸附性强的特点，这是一种环境友好型的吸附剂。
另外，活性炭还能够将工业水中的重金属进行吸附，将水中的异味去除，澄清水中的微生物。
正是由于活性炭的特点是比较明显的，这样在一定水处理中得到了一定的重视。
但是由于普通的活性炭是存在一定的问题，比如说吸附性并不是很好，孔容比较小等，同时再加上电化学性质等方面的限制，就会使得其出去污染物的能力有着很大的限制，这样是没有办法满足水处理的要求。
因此，就应该要对活性炭的性质、结构等方面进行改性，进而提高其水处理的能力，增加其吸附的能力。
1 活性炭的改性方式1.1 表面氧化改性表面氧化改性主要就是利用氧化剂来对活性炭处理，这样在一定的程度上必然就会使得活性炭的表面官能团发生一定的变化，这样在一定的程度上是能够提高其含氧的官能团数量，使得活性炭提高了其亲水的性能，这样必然也就会提高了其吸附能力的改性方法，一般会用到的氧化剂有臭氧、双氧水等。
对表面的氧化性进行改性在一定的程度上能够使得表面上的形状会更加的均匀。
1.2 表面还原改性表面还原改性主要是利用活性炭的表面功能对其进行还原的改性，这样在一定的程度上是能够增加活性炭表面上的氧碱基基团的含量，使得表面极性增加，使得活性炭对于非极性物质的吸附能力大大的增加。
比较常用的还原剂主要有氮气、氢氧化钾等。
1.3 负载金属改性负载金属改性主要就是通过一些可溶性盐将金属离子负载到活性炭的表面上，这样在高温中就会使得碳原子发生氧化还原，进而发生碳缺失情况，达到扩孔的目标。
同时，金属离子对于某一些特定物质还是有着很好的吸附力，经过实验表明通过硫酸铁等对活性炭进行负载的改性，在高温中是能够使得孔道发生一定的反应，进而增加了活性炭的整体孔径。
《锰铈掺杂碳纳米管活化过一硫酸盐降解磺胺类抗生素》
《锰铈掺杂碳纳米管活化过一硫酸盐降解磺胺类抗生素》一、引言随着现代医药产业的快速发展，磺胺类抗生素（SAs）的广泛使用导致其在环境中的残留问题日益严重。
磺胺类抗生素因其难以被常规生物降解而成为一种新兴的有机污染物，对环境和人类健康构成潜在威胁。
因此，寻找有效的抗生素降解技术显得尤为重要。
近年来，碳纳米管作为一种新型的催化剂载体，其结合过渡金属（如锰、铈等）在活化过一硫酸盐（PMS）降解有机污染物方面表现出显著的效果。
本研究旨在探讨锰铈掺杂碳纳米管活化过一硫酸盐降解磺胺类抗生素的性能和机理。
二、材料与方法1. 材料准备实验所用药品包括磺胺类抗生素（SAs）、过一硫酸盐（PMS）、锰铈掺杂碳纳米管等。
所有试剂均为分析纯，使用前未经进一步处理。
2. 实验方法（1）制备锰铈掺杂碳纳米管；（2）以PMS为氧化剂，锰铈掺杂碳纳米管为催化剂，进行磺胺类抗生素的降解实验；（3）通过高效液相色谱仪（HPLC）测定降解过程中SAs的浓度变化；（4）分析降解产物的种类及毒性；（5）探讨降解机理。
三、结果与讨论1. 降解效果实验结果显示，锰铈掺杂碳纳米管活化过一硫酸盐对磺胺类抗生素的降解效果显著。
在一定的反应条件下，SAs的降解率随反应时间的延长而增加。
同时，锰铈掺杂碳纳米管的催化活性在多次循环使用后仍能保持较高的水平。
2. 降解产物及毒性分析通过HPLC分析，我们发现磺胺类抗生素在降解过程中产生了多种中间产物。
这些中间产物的毒性与原始SAs相比有所降低，表明降解过程有助于降低SAs的毒性。
然而，仍需进一步研究这些中间产物的环境行为及生态风险。
3. 降解机理探讨锰铈掺杂碳纳米管活化过一硫酸盐降解磺胺类抗生素的机理主要包括两个方面：一是碳纳米管和过渡金属的催化作用，能够有效地活化PMS产生具有强氧化性的自由基；二是自由基与SAs 分子之间的反应，导致SAs分子的断裂和降解。
此外，锰、铈元素的存在也有助于提高催化剂的活性和稳定性。
《锰铈掺杂碳纳米管活化过一硫酸盐降解磺胺类抗生素》
《锰铈掺杂碳纳米管活化过一硫酸盐降解磺胺类抗生素》一、引言随着现代医药产业的快速发展，磺胺类抗生素（SAs）的广泛使用导致其在环境中的残留问题日益严重。
如何有效去除水体中的磺胺类抗生素已成为当前环境科学领域的重要研究课题。
锰铈掺杂碳纳米管（MCCNTs）作为一种新型的催化剂材料，具有优异的催化性能和良好的环境相容性，其在活化过一硫酸盐（PMS）降解有机污染物方面具有巨大的应用潜力。
本文将探讨锰铈掺杂碳纳米管活化过一硫酸盐降解磺胺类抗生素的机理和效果，为该技术在环境污染治理领域的应用提供理论支持。
二、材料与方法2.1 材料实验所用药品包括磺胺类抗生素（SAs）、锰铈掺杂碳纳米管（MCCNTs）、过一硫酸盐（PMS）等。
所有试剂均为分析纯，实验用水为去离子水。
2.2 方法本实验采用锰铈掺杂碳纳米管作为催化剂，活化过一硫酸盐降解磺胺类抗生素。
具体实验步骤包括催化剂的制备、PMS的活化、SAs的降解以及降解产物的分析等。
三、结果与讨论3.1 锰铈掺杂碳纳米管的制备与表征通过溶胶-凝胶法结合热处理工艺，成功制备了锰铈掺杂碳纳米管。
通过X射线衍射（XRD）、扫描电子显微镜（SEM）、透射电子显微镜（TEM）等手段对催化剂进行表征，结果表明MCCNTs具有较高的比表面积和良好的结晶度。
3.2 PMS的活化及SAs的降解在MCCNTs的催化作用下，PMS被有效活化，产生具有强氧化性的活性物种（如硫酸根自由基等）。
这些活性物种能够有效地攻击磺胺类抗生素分子，使其发生断键、开环等反应，从而实现SAs的高效降解。
实验结果表明，MCCNTs/PMS体系对SAs 的降解效果显著，且降解速率随催化剂投加量和PMS浓度的增加而提高。
3.3 降解机理分析通过自由基捕获实验和电子自旋共振（ESR）技术，证实了硫酸根自由基在SAs降解过程中的主导作用。
同时，结合催化剂的表征结果和SAs的降解规律，提出了合理的降解机理。
在MCCNTs的催化作用下，PMS被活化产生硫酸根自由基等活性物种，这些活性物种攻击SAs分子，使其发生断键、开环等反应，最终转化为低毒或无毒的小分子化合物。
《锰铈掺杂碳纳米管活化过一硫酸盐降解磺胺类抗生素》
《锰铈掺杂碳纳米管活化过一硫酸盐降解磺胺类抗生素》篇一一、引言随着现代医药产业的快速发展，磺胺类抗生素（SAs）的广泛使用导致其在环境中的残留问题日益严重。
如何有效地处理和降解环境中的磺胺类抗生素，已经成为环境保护领域亟待解决的问题。
近年来，高级氧化工艺（AOPs）因具有高效的有机物去除能力，成为解决这一问题的有效途径。
其中，锰铈掺杂碳纳米管活化过一硫酸盐（PMS）的高级氧化技术因其良好的催化性能和环保特性备受关注。
本文将探讨锰铈掺杂碳纳米管对过一硫酸盐的活化作用，及其在降解磺胺类抗生素方面的应用。
二、材料与方法1. 材料准备本研究所用材料包括磺胺类抗生素（SAs）、锰铈掺杂碳纳米管（MCCNTs）、过一硫酸盐（PMS）等。
所有试剂均为分析纯，实验用水为去离子水。
2. 实验方法首先制备锰铈掺杂碳纳米管，然后通过活化过一硫酸盐产生强氧化性的羟基自由基（·OH），进而降解磺胺类抗生素。
实验过程中，通过改变催化剂的投加量、PMS浓度、反应时间等参数，探究各因素对磺胺类抗生素降解效果的影响。
三、结果与讨论1. 锰铈掺杂碳纳米管的制备与表征通过适当的制备方法，成功制备出锰铈掺杂碳纳米管。
通过扫描电子显微镜（SEM）、透射电子显微镜（TEM）等手段对制备的MCCNTs进行表征，结果表明MCCNTs具有较高的比表面积和良好的结构稳定性。
2. 锰铈掺杂碳纳米管活化过一硫酸盐的效果实验结果表明，MCCNTs能够有效地活化PMS，产生大量的·OH。
随着MCCNTs投加量的增加和PMS浓度的提高，产生的·OH数量增多，磺胺类抗生素的降解效率也相应提高。
此外，反应温度、pH值等因素也会影响磺胺类抗生素的降解效果。
3. 磺胺类抗生素的降解过程与机理通过测定反应过程中产生的中间产物，结合相关文献，提出磺胺类抗生素的降解机理。
在MCCNTs活化PMS产生的·OH作用下，磺胺类抗生素的分子结构被破坏，进而实现其高效降解。
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氧化改性活性炭吸附去除水相中磺胺类抗生素丁杰;赵双阳;赵琪;丁兰【摘要】采用浓硫酸，浓硝酸，30％过氧化氢以及高锰酸钾溶液作为氧化剂，氧化改性活性炭以提高其对于水相中磺胺类抗生素的吸附能力。
研究微波改性，浸渍改性，回流改性和超声辅助改性四种氧化方法对于活性炭吸附磺胺类抗生素能力的改善。
实验结果表明，四种氧化剂氧化改性活性炭对于磺胺类抗生素的去除率均有明显提高，硝酸和硫酸改性可使去除率达到90％以上，但硫酸改性更适合大规模工业生产。
回流改性是四种改性方法里最优的氧化方法。
红外光谱和扫描电镜表征实验结果表明硫酸氧化改性会增加活性炭表面极性，但是会使微孔容积减小，由此推断这一吸附过程为化学吸附占主导地位。
%Activated carbons ( AC ) were modified by concentrated H 2 SO4 , concentrated HNO3 , 30%H2 O2 and KMnO4 solution to improve their sulfonamides adsorption capacity from aqueous solution .Microwave-assisted oxidation , impregnated oxidation , reflux oxida-tion and ultrasound -assisted oxidation were applied to modify AC to search for the most effi-cient way to improve their adsorption performance .Results showed that improvement of the AC adsorption capacity after oxidation treatments wasremarkable .Specifically , removal rate of AC modified by concentrated H 2 SO4 and concentrated HNO 3 were both as high as 90%. The H2 SO4 -modification method was regarded as the most suitable method for industrial production .Reflux oxidation was the optimal way to oxidizeAC .The surface chemical and pore structural properties of the AC were characterized by different techniques including FT-IR and SEM.Resultsshowed that concentrated H 2 SO4 modified AC exhibit increased surface polarity ,in this way , the extent of porosity of the modified AC decreased .The adsorption ex-perimental data indicate that chemisorption was predominant in the adsorption process .【期刊名称】《哈尔滨商业大学学报（自然科学版）》【年(卷),期】2014(000)001【总页数】5页(P41-45)【关键词】改性活性炭;磺胺;红外光谱;扫描电镜【作者】丁杰;赵双阳;赵琪;丁兰【作者单位】哈尔滨工业大学城市水资源与水环境国家重点实验室，哈尔滨150090;哈尔滨工业大学城市水资源与水环境国家重点实验室，哈尔滨150090;吉林大学化学学院，长春130012;吉林大学化学学院，长春130012【正文语种】中文【中图分类】X703磺胺(Sulfonamides)是对氨基苯磺酰胺及其衍生物的统称，其磺酰氨基上的氢可以被不同的杂环所取代，形成不同种类的磺胺类抗生素［1］.磺胺类抗生素是一类人工合成的广谱抗菌药物，自20世纪30年代问世以来，至今已有近80年的历史，现已经过人工合成了千种以上的磺胺类药物［2］.磺胺类抗生素的诞生为早期人类的健康做出了巨大的贡献，近年来，其更是作为兽药被广泛应用于畜牧业和水产养殖业.但是，磺胺类抗生素因其具有结构稳定性和环境持久性，容易在环境中长期的残留［3］，会对人类的健康造成较为严重的影响［4］.由于国际市场对于磺胺类抗生素的需求一直比较稳定［5］，多年来其一直是我国原料药物的大宗出口产品，此类药物在我国的产量也一直成持续增长的态势，我国现已成为磺胺类抗生素产销的头号大国.因此，目前急需一种行之有效的方法来处理水中的磺胺类抗生素.较高浓度的磺胺类抗生素会抑制大部分微生物的活性［6］，因此传统的生物法污水处理工艺对该污染物的去除效果并不理想.高级氧化法虽然可以降解水中的磺胺类污染物，但是会产生不确定的中间产物，去除不彻底且成本较高.吸附法作为一种成熟的物理方法具有能耗低，无副产物且吸附剂可以回收再生，重复利用等特点，应用较为广泛［7］.活性炭具有丰富的孔隙结构和巨大的比表面积，是一种应用最广泛且经济性好的吸附材料.但活性炭是一种非极性的吸附剂，对于极性有机物吸附效果不理想.谢胜等［8］研究了三种磺胺类抗生素在活性炭表面的吸附行为，吸附达到平衡时活性炭对于三种磺胺类抗生素的吸附量较低.为了使活性炭具有特殊性能和用途，通常需要对其表面官能团进行改性［9］.Abdel－ Nasser等［10］采用硝酸作为氧化剂氧化改性活性炭，改性后的活性炭对于重金属离子的去除能力大大提高.Moreno－Castilla等［11］采用 H2O2，(NH4)2S2O8，和硝酸对活性炭进行氧化改性，并对改性活性炭进行了表征，结果显示其表面含氧官能团含量明显增加，表面极性明显增强.本文选择了常见的四种磺胺类抗生素［12］，磺胺嘧啶(SD)，磺胺对甲氧嘧啶(SMD)，磺胺二甲基嘧啶(SM2)以及磺胺喹恶啉(SQ)，作为目标污染物.主要研究了30%H2 O2溶液，0.4 mol/LKMnO4溶液，浓硫酸和浓硝酸四种氧化剂氧化改性活性炭对于磺胺混标溶液的吸附效果，并针对氧化效果较好的氧化剂进行氧化方法的选择和优化.1 材料与方法1.1 实验仪器与材料高效液相色谱仪的型号是Agilent1100，实验中所使用的活性炭为木质颗粒活性炭(天津福晨化学试剂厂)，粒径4 mm.实验用水为超纯水，电阻率为18.2 MΩ cm–1，是由蒸馏水经美国 Milli－Q 超纯水净化系统获得.硫酸:分析纯，北京化工厂.硝酸:分析纯，北京化工厂.30%过氧化氢:分析纯，西陇化工股份有限公司.高锰酸钾:分析纯，北京化工厂.磺胺类抗生素标准品均够自中国药品生物制品检定所，质量分数为97%.1.2 实验方法1.2.1 氧化剂的选择1)洗涤活性炭:取20 g未改性活性炭放入500 mL大烧杯中，用去离子水反复洗涤3次，在去离子水浸泡条件下放入超声设备中超声10 min，倒掉水分后放入烘箱中于60℃下烘干24 h至恒重后取出备用.2)氧化活性炭:将6 g洗涤后的活性炭投入100 mL烧杯，并向烧杯中分别加入30 mL的氧化剂溶液，搅拌10 min使氧化剂和活性炭充分接触.24 h后取出固体并将其反复洗涤至中性，再放入烘箱中于60℃下烘干24 h至恒重.3)吸附反应:将0.3 g制备得到的改性活性炭投加入盛有25 mL磺胺混标溶液(磺胺嘧啶，磺胺对甲氧嘧啶，磺胺喹恶啉以及磺胺二甲基嘧啶20 mg/L)的锥形瓶中，在303 K条件下恒温震荡吸附4 h.用高效液相色谱检测残液中各目标物质的质量浓度.每个样品作3个平行样，去除离群值后取平均值.1.2.2 氧化方法的选择1)浸渍改性:将6 g洗涤后的活性炭投入100 mL烧杯，并向烧杯中分别加入30 mL的氧化剂溶液，搅拌10 min使氧化剂和活性炭充分接触.24 h后取出固体并将其反复洗涤至中性，再放入烘箱中于60℃下烘干24 h至恒重.2)微波改性:将6 g洗涤后的活性炭投入100 mL烧杯，并向烧杯中分别加入30 mL的氧化剂溶液，搅拌10 min使氧化剂和活性炭充分接触.将烧杯放入微波炉，在200 W条件下微波辐照3 min.分6次各30 s进行.取出固体后将其反复洗涤至中性，再放入烘箱中于60℃下烘干24 h至恒重.3)回流改性:将6 g洗涤后的活性炭投入100 mL圆底烧瓶，并向烧瓶中分别加入30 mL的氧化剂溶液，搅拌10 min使氧化剂和活性炭充分接触.在90℃条件下冷凝回流2 h，取出固体后将其反复洗涤至中性，再放入烘箱中于60℃下烘干24 h 至恒重.4)超声辅助浸渍改性:将6 g洗涤后的活性炭投入100 mL烧杯，并向烧杯中分别加入30 mL的氧化剂溶液，超声10 min，之后对其进行浸渍处理，其后过程与浸渍改性相同.5)吸附实验:与上述吸附实验步骤一样.1.3 改性活性炭的表征1.3.1 傅里叶红外光谱分析对改性活性炭和未改性活性炭进行FTIR表征.采用KBr压片，扫描图谱的测试范围为1 000～4 000 cm－1，图谱分辨率为4 cm－1.1.3.2 扫描电镜分析使用日本岛津(Shimadzu)公司生产的SSX－550型分析扫描电子显微镜对改性活性炭和未改性活性炭进行SEM分析.2 实验结果与讨论2.1 氧化剂的选择活性炭经各种氧化剂氧化改性后，对于磺胺混标溶液的吸附能力会发生一定的变化.未改性活性炭和改性活性炭对于水相中四种磺胺类抗生素的去除率如表1所示，混标溶液中含有磺胺嘧啶(SD)，磺胺对甲氧嘧啶(SMD)，磺胺二甲基嘧啶(SM2)以及磺胺喹恶啉(SQ).表1 几种活性炭对于水中四种磺胺类抗生素的去除率30%H2 O2 改性 23.3 24.1 22.8 36 0.4 mol/L 高锰酸钾溶液改性 22.6 11.7 15.5 6.8浓硫酸改性 100 100 91.8 100浓硝酸改性94.8 95.7 92.9 100由表1可以看出，未改性活性炭对于水相中四种磺胺类抗生素的去除率都很低，这是因为未改性活性炭为非极性吸附剂，表面含氧官能团含量较低，而磺胺类抗生素为极性有机物，未改性活性炭对与极性物质的吸附能力较差.0.4 mol/L高锰酸钾溶液改性后的活性炭对于四种磺胺类抗生素的吸附去除率提高很不明显，甚至对于SMD和SQ吸附去除率还略有降低，30%H2O2改性后的活性炭对于四种磺胺类的去除率均可以达到未改性活性炭的2倍左右，但是去除率仍然不高，这是由于这两种改性方法未能很大程度的增加活性炭表面官能团的含量，致使活性炭表面极性改变不大.浓硫酸和浓硝酸氧化改性活性炭可以使其对磺胺类抗生素的吸附能力得到很显著的提高，因为使用强氧化剂氧化活性炭，可以向活性炭表面引入大量的含氧官能团，增加了活性炭表面极性，提高了活性炭对于极性有机物的吸附能力.另外，硝酸和硫酸氧化得到的改性活性炭，表面会引入大量的酸性基团，如酚羟基，羧基，羰基，内酯基等等，这些基团可以与磺胺类抗生素所带的碱性氨基发生反应，生成离子键，从而提高了活性炭对于磺胺类污染物的吸附能力.2.2 氧化方法的选择氧化剂的选择实验结果显示浓硝酸和浓硫酸氧化改性活性炭对于其吸附磺胺类抗生素的能力有很大的提高.这一部分实验针对浓硝酸和浓硫酸氧化改性活性炭优化其改性方法，并选择出一种对于磺胺类抗生素有最大吸附能力的改性方法，为去除水体中的磺胺类污染物提供一个行之有效的方法.使用浓硝酸和浓硫酸作为氧化剂，分别采取微波，浸渍，回流及超声辅助四种方法氧化改性活性炭，所得到的改性活性炭对于四种磺胺类抗生素的吸附能力如图1、2所示，图中q为活性炭对于磺胺嘧啶的吸附量，即单位质量活性炭所吸附的磺胺嘧啶质量，mg/g.其计算公式如下［13］:其中:C0和Ct分别表示0时刻以及t时刻溶液中磺胺嘧啶的质量浓度，V表示溶液的体积，m表示投加改性活性炭的质量.未改性活性炭对于四种磺胺类抗生素的吸附能力q分别为:q SD=0.136 mg/g，q SMD=0.205mg/g，q SM2=0.17mg/g，q SQ=0.29 mg/g.由图1、2可以看出，微波改性后的活性炭对于四种磺胺类抗生素的吸附能力最差，这是由于氧化活性炭可使活性炭表面带有更多的羧基和羟基等极性基团，但这些极性基团对于温度很敏感，高温下极易分解［14－15］，活性炭是微波很好的受体，在微波场中会迅速升温，微波改性会使活性炭表面极性基团在高温下部分分解，因此影响了其对于磺胺类抗生素的吸附效果.浸渍改性和超声辅助浸渍改性所得到的改性活性炭对于四种磺胺类抗生素吸附性能都很好，但是这两种改性方式所需要的时间都比较长，而回流改性在对于活性炭吸附性能提高方面与这两种改性方式相差不大，且所需时间少了很多，因此，回流改性应为氧化改性活性炭的最优改性方法. 图1 硝酸不同方法改性活性炭对四种磺胺的吸附能力图2 硫酸不同方法改性活性炭对四种磺胺的吸附能力实验中发现，硝酸氧化改性活性炭的过程当中，会产生大量的氮氧化物气体，且硝酸沸点较低，氧化过程中其损失较大，也会产生酸雾，而硫酸沸点高，且氧化过程中不会大量产生废气，对于操作人员的工作环境要求较低，更适用于工业上大量生产.因此，使用硫酸作为氧化剂，回流改性活性炭是最优的组合，得到的改性活性炭对于磺胺类抗生素的吸附能力也最强.2.3 改性活性炭的表征2.3.1 傅里叶红外光谱如图3所示，改性活性炭与未改性活性炭均在3 450 cm－1处存在吸收峰，此处为活性炭表面羧基或羟基中的O—H的伸缩振动吸收峰.在3 000 cm－1处的吸收峰为C—H键伸缩振动产生的，说明两者都有具有活性的C—H键.在1 650 cm－1处的吸收峰为羧基的碳氧双键伸缩振动产生的［11］.图3 活性炭改性前后的FTIR谱图2.3.2 扫描电镜结果活性炭经氧化改性后，其微观表面形貌发生了极大的变化，研究活性炭氧化前后的微观表面形貌特征有助于解释其吸附行为.由图4可知，未改性活性炭的孔隙是由不规则的片状块状颗粒形成的而活性炭经过硫酸氧化改性后孔变成狭缝状，伴随着氧化过程的不断深入，部分孔壁出现塌陷，更多的微孔烧结成中孔和大孔，致使微孔数量减少.图4 活性炭改性前后微观形貌特征SEM图4 结论1)未改性活性炭对于磺胺类抗生素的吸附能力很差.氧化改性可以使活性炭表面极性增强，提高活性炭对于极性有机物磺胺类抗生素的吸附能力.使用浓硝酸和浓硫酸氧化改性后的活性炭对于四种磺胺类抗生素的去除率均可达到90%以上，而30%的双氧水以及0.4 mol/L的高锰酸钾溶液氧化改性后的活性炭对于四种磺胺类抗生素的去除率有一定的提高，但去除效果不是很好.2)硫酸回流改性后的活性炭对于四种磺胺类抗生素的吸附能力均达到了最高值1.67 mg/g，分别是未改性活性炭对于这四类抗生素吸附能力的12.3、8.1、9.8、5.8 倍.且硫酸氧化改性活性炭过程中不产生有毒气体，且回流改性所需要的时间相对较短，因此硫酸回流改性是去除水中磺胺类抗生素的最优活性炭改性方法.3)改性活性炭的表征实验可知氧化改性可以增强活性炭表面含氧官能团的数量，增强活性炭表面极性.由于硫酸的腐蚀性致使微孔容积减小，本应造成活性炭的吸附能力降低的结果没出现，说明了改性活性炭吸附水中磺胺类抗生素的过程是化学吸附占主导地位.参考文献:［1］田世恒.UASB－SBR工艺去除生活污水中磺胺二甲基嘧啶的研究［D］.上海:东华大学，2010.［2］张志洁.磺胺类药物残留分析方法［J］.山东食品发酵，2004(2):43－45. ［3］WANG H，XU Y，SONG WT，etal.Automatic sample preparation of sulfonamide antibiotic residues in chicken breast muscle by using dynamic microwave－assisted extraction coupled with solid － phase extraction ［J］.Journal of Separation Science，2011，34(18):2489－2497.［4］SUN L，CHEN L G，SUN X，etal.Analysis of sulfonamides in environmental water samples based on magnetic mixed hemimicelles solid －phase extraction coupled with HPLC–UV 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