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抗生素的使用以至滥用所造成的环境问题已逐渐成为人们关注的热点问题之一。然而目前对它们排放及环境存在并没有限量标准。本文以红霉素和罗红霉素两种典型大环内酯类抗生素为例,采用固相萃取(SPE)分离富集,LC-MS-MS为检测平台,研究了水中低浓度(10mg/L)红霉素和罗红霉素的光降解效率及其影响因素。结果表明,只有在接近中性的水溶液(pH7.2)中,两种抗生素的光降解最为明显,其降解率分别为86.4和90.8%,但需要较长的光照时间(6h);而在有2.0g/LTiO2催化剂存在时,光照时间在15min内,红霉素和罗红霉素的降解率即可分别达95.5和97.2%,此时溶液pH对光催化降解的影响不大。实验也表明,光直接降解反应和光催化降解反应均符合一级反应动力学。
本研究的具体内容及结论如下:
(1)溶液的pH对红霉素和罗红霉素光降解的影响,分别讨论了pH为6.3、7.2、8.7时,红霉素和罗红霉素的光降解和光催化降解效率。实验表明:在不加催化剂TiO2的条件下,溶液的pH对红霉素和罗红霉素的光降解有很大的影响,在pH=7.2,光照时间为6h时,起始浓度为10mg/L的红霉素和罗红霉素溶液的降解率分别达86.4和90.8%;但在加催化剂TiO2(2.0g/L)的条件下,光照时间在15min内,红霉素和罗红霉素在pH为6.3、7.2、8.7时的降解率均可达93%以上,此时溶液pH对光催化降解的影响不大。
(2)分别比较了珠江水和超纯水为基体配制的红霉素和罗红霉素溶液的光降解和光催化降解效率。实验表明:在有和没有TiO2催化剂两种情况下,均表现为以纯水为基体的溶液降解效率要比以珠江河水为基体的溶液降解效率要高。这可能是由于珠江水基体比较复杂,含有许多有机物、无机物以及一些盐类物质,这些物质易捕获溶液中的光生电子或易被溶液中的光生空穴氧化,阻碍了红霉素和罗红霉素对光的吸收,延缓了其光解速率。
(3)分别讨论了不同TiO2的浓度时(分别为0.4、0.8、2.0和4.0g/L),红霉素和罗红霉素的光降解效率。实验表明,TiO2的浓度对光催化降解的影响较大。当TiO2的浓度为2.0g/L时,光催化降解效果最好。此浓度下光照15min,红霉素和罗红霉素的降解率分别达95.5和97.2%。
(4)实验数据显示,红霉素和罗红霉素光降解动力学很好的符合一级反应动力学方程,其相关系数R都在0.98以上。