磺胺氯哒嗪的降解研究

介绍

我国海河流域，养殖废水中可检测到的磺胺氯哒嗪（SCP）浓度可达47μg/L。由于磺胺类抗生素具有的强抑菌性和化学稳定性，微生物对其降解作用较弱，使其在自然水域中同样被频繁检测出，在环境中主要通过化学等非生物手段才能对磺胺类抗生素进行降解。

图一 磺胺氯哒嗪

紫外光谱

配置浓度为20μmol/L的磺胺氯哒嗪溶液，用紫外分光光度计，用波长在190~760nm处 扫描得到SCP的紫外吸收光谱图（如图二），其最大吸收峰在272nm处。

图二 磺胺氯哒嗪紫外吸收光谱图

单独PS对磺胺氯哒嗪的去除， 当氧化铜的添加量在0.2~2g/L时，SCP的去除率在0~2.9%之间，单独氧化铜对SCP几 乎没有去除效果。 向体系中单独添加PS，SCP残留率均在90%上下浮动，随着PS浓 度增加，SCP的去除率无明显增加。当PS浓度分别为20、60、100μmol/L时，在60min SCP 去除率分别为2.8%、7.8%和4.7%。由此可知，单独过硫酸盐对SCP的去除效果并 不明显。

图三  单独氧化铜(a)及单独过硫酸盐(b)对磺胺氯哒嗪的去除

pH的影响

当pH=4.00时，在30min时磺胺氯哒嗪的降解率可以达到97.5%，而对照组在30min时磺胺氯哒嗪的降解率仅为89.8%。这是因为弱酸性环境有利于Cu(Ⅱ)溶出，与对照组相比，相同时间体系中存在更多Cu(Ⅱ)活化PS，产生了更多的SO4•-。因此，当pH=4.00时，对CuO/PS体系降解SCP有促进作用。当pH为6.00、8.00时，SCP的去除率分别可以达到84.2%和76.5%，SCP可以达到75%以上的去除。

当pH为2.00、10.00时，磺胺氯哒嗪的降解受到明显抑制，在60min时的磺胺氯哒嗪降解率仅为26.8%和14.6%。过硫酸盐氧化技术降解污染物的体系中，不同的pH值的环境下起主导作用的自由基种类不同，当pH<7.00时，体系中存在的自由基主要是SO4•-；在pH=7.00时，体系内会同时存在SO4•-与HO•；而当pH>7.00时，体系中的水或OH会与SO4•-反应生成HO•，但是SO4•-(E=2.5~3.1V)氧化还原电势要高于HO•(E=1.8~2.7V)，因此在碱性条件下SCP的去除率会降低。在pH=2.00的强酸性环境下，H+与HO•和SO4•-反应生成H2O和HSO4•-体系中的自由基数量减少，使得SCP的降解受到明显抑制。CuO/PS体系降解磺胺氯哒嗪在初始pH=4.00时降解效果最好，在弱酸和弱碱的环境中也可以达到75%以上的去除，但在过酸和过碱的环境下降解受到抑制。

图四 不同初始pH对CuO/PS体系降解SCP的影响

不同阴离子的影响

当体系中外加Cl-的浓度分别为2μmol/L、20μmol/L、200μmol/L时，反应0~45min对磺胺氯哒嗪的降解有促进作用；当反应进行到60min时，SCP的降解率分别为98.6%、98.3%、98.5%，不额外添加Cl-的对照组对SCP的去除率为98.8%。当体系中外加Cl-的浓度为2000μmol/L时，SCP的降解趋势稍变平缓，在60min时SCP的降解率为96.6%。可以看出当SO₄^2-浓度为2μmol/L、20μmol/L时，SCP在60min的降解率分别为98.3%、98.5%；向体系中添加200μmol/L的SO₄^2-，在60min时SCP的降解率为97.1%；而当体系内SO42浓度提高到2000μmol/L时，SCP的降解率为89.16%，SCP的降解受到抑制。当CuO/PS体系中H2PO4-浓度为2μmol/L、20μmol/L时，SCP在60min的降解率分别为75.9%、38.4%。当H2PO4-浓度为200μmol/L、2000μmol/L时，SCP的残留率在98.8%、98.6%上下波动，几乎没有去除效果。与不添加H₂PO₄^-相比随着体系中H₂PO₄^-浓度的增加，SCP的去除率逐渐降低，体系中H₂PO₄^-的存在显著抑制SCP的降解[1]。

参考文献

[1]杜若瑾.硫酸根自由基对含铜畜禽废水中磺胺氯哒嗪的降解及机理研究[D].山西农业大学,2024.DOI:10.27285/d.cnki.gsxnu.2024.000505.