諾氟沙星在針鐵礦和赤鐵礦表面的吸附行為研究.pdf

1、諾氟沙星(norfloxacin,NOR),是氟喹諾酮類抗生素的一種,由于其廣譜抗菌的特性及相對低廉的價格,被廣泛應(yīng)用于醫(yī)療及畜牧養(yǎng)殖領(lǐng)域中。已有很多報道表明,諾氟沙星會殘留在畜禽糞便及環(huán)境樣品中,對土壤和水環(huán)境會產(chǎn)生潛在的威脅。鐵是自然界中少數(shù)常見的變價元素,鐵氧化物礦物在土壤顆粒和巖石、水體沉積物中廣泛存在。它們有較大的比表面積和較高的反應(yīng)活性,環(huán)境相容性好,價格低廉,對重金屬和有機污染物質(zhì)有良好的吸附性能。為了更全面地了解諾氟沙星

2、進入土壤后的環(huán)境行為,本文以諾氟沙星為研究對象,在實驗室條件下,設(shè)計了一系列實驗,對諾氟沙星在人工合成針鐵礦(α-FeOOH)和赤鐵礦(α-Fe2O3)體系下的吸附行為,包括吸附動力學(xué),吸附等溫線,pH、溫度和無機離子等環(huán)境影響因素進行了系統(tǒng)研究,以期對諾氟沙星在土壤環(huán)境中的轉(zhuǎn)化行為和歸趨有較深入的了解。
　　 首先,在實驗室條件對針鐵礦和赤鐵礦進行了制備,并通過掃描電鏡、X射線衍射和BET比表面積分析對它們進行了結(jié)構(gòu)和性質(zhì)的表

3、征。在此基礎(chǔ)上,以兩種鐵氧化物為研究對象采用批處理實驗方法和螺旋蓋玻璃瓶-振蕩器反應(yīng)體系,分別研究了諾氟沙星在針鐵礦和赤鐵礦體系下的吸附動力學(xué)特征和吸附量的變化規(guī)律。研究結(jié)果表明,諾氟沙星在針鐵礦和赤鐵礦表面均會發(fā)生吸附,吸附量分別為9.43和6.95μmol·g-1,表明針鐵礦的吸附能力大于赤鐵礦。針鐵礦和赤鐵礦吸附諾氟沙星的動力學(xué)均符合偽二級動力學(xué)方程,經(jīng)過模擬得到在pH=5.0時,諾氟沙星在針鐵礦和赤鐵礦表面的吸附速率常數(shù)分別為0

4、.139和0.660μM-1·h-1,表明諾氟沙星在赤鐵礦表面的吸附更迅速,這主要與他們的比表面積和晶型有關(guān)。
　　 其次,通過改變pH、溫度、外源添加無機離子等,研究了系列環(huán)境因素對針鐵礦吸附諾氟沙星的影響。結(jié)果表明,諾氟沙星在針鐵礦上的吸附等溫線較好地符合Freundlich方程。隨pH升高,廚值先升后降,表明pH過大或過小都不利于諾氟沙星在針鐵礦表面的吸附,這主要決定于各pH時諾氟沙星和針鐵礦的不同形態(tài)間的乘積之和,結(jié)果也

5、表明針鐵礦表面的吸附作用主要以諾氟沙星的陽離子和針鐵礦的兼性離子為主。添加外源陽離子后諾氟沙星吸附的Kf值變化規(guī)律為M+(Na+)>M2+(Mg2+,Ca2+)>M3+(Al3+),表明外源陽離子對吸附的影響與離子價態(tài)有關(guān),價態(tài)越高,影響越大。隨著溫度從15℃升高到35℃時,擬合系數(shù)1／n從0.43升至0.61,表明溫度升高減弱了針鐵礦對諾氟沙星的非線性吸附。△H0=.39.45 KJ·mol-1和ΔG0<0表明諾氟沙星在針鐵礦上的吸附

6、是自發(fā)進行的放熱過程,且離子交換是其主要吸附機理,同時也可能存在著偶極間作用力和氫鍵力等吸附機理。△S0<0表明吸附過程中熵在減小。
　　 最后,研究了pH和溫度對赤鐵礦吸附諾氟沙星的影響。Freundlich方程同樣可以較好的反應(yīng)諾氟沙星在赤鐵礦表面的吸附等溫線,且廚值隨pH升高逐漸增大,表明pH升高有利于赤鐵礦吸附諾氟沙星,因為當pH在3.0～8.5時,赤鐵礦以陽離子形態(tài)為主,pH的升高增加了諾氟沙星兼性離子的含量,從而提高