高錳酸鉀氧化氟喹諾酮類抗生素的動力學和反應歷程研究.pdf

1、氟喹諾酮類抗生素在環(huán)境中的殘留已經(jīng)威脅到了生態(tài)環(huán)境和人體健康。這類抗生素作為一種新型環(huán)境污染物已經(jīng)受到了許多國家和地區(qū)的高度重視,逐漸成為新的研究熱點。在水處理的各種方法中,化學氧化法因其具有使用方便、去除效果好等優(yōu)點而被廣泛應用。高錳酸鉀是目前被廣泛應用的一種氧化劑,高錳酸鉀應用于水處理中具有氧化還原電位高、分解速率慢、消毒副產(chǎn)物少、投資小、使用方便等優(yōu)點。本文采用高錳酸鉀為氧化劑,對其氧化氟喹諾酮類抗生素的動力學和反應歷程進行了初步

2、的研究。探討了高錳酸鉀濃度、pH、溫度對高錳酸鉀氧化氧氟沙星和諾氟沙星的動力學的影響,著重探討了高錳酸鉀氧化恩諾沙星、環(huán)丙沙星、氧氟沙星和諾氟沙星的反應歷程。
　　高錳酸鉀氧化氧氟沙星和諾氟沙星的動力學研究結(jié)果表明,高錳酸鉀對氧氟沙星和諾氟沙星的氧化過程符合二級反應動力學模型,在高錳酸鉀過量的情況下,得到二級反應的動力學常數(shù)分別為80M-1·min-1和12M-1·min-1。pH對反應速率常數(shù)有顯著影響。溫度對反應速率也有影響,

3、隨著溫度的升高反應速率增加,高錳酸鉀氧化氧氟沙星和諾氟沙星的反應表觀活化能分別為29.6kJ·mol-1和27.2kJ·mol-1,說明高錳酸鉀對這兩種物質(zhì)的氧化反應相對容易發(fā)生。
　　高錳酸鉀氧化恩諾沙星、環(huán)丙沙星、氧氟沙星和諾氟沙星的反應歷程研究表明,哌嗪環(huán)是參與氧化反應的主要基團,并且參與氧化反應的主要點位為哌嗪環(huán)上的N1原子。氧化反應在反應的初始階段形成了一種烯胺,此烯胺被高錳酸鉀繼續(xù)氧化,歸結(jié)起來,有以下三種路徑:路徑一

4、為N-脫烷基化過程,氧化產(chǎn)物烯胺經(jīng)過兩步的水解作用形成了部分脫烷基化產(chǎn)物,此氧化產(chǎn)物繼續(xù)被高錳酸鉀氧化,形成了完全脫烷基化產(chǎn)物。路徑二為羥基化過程,氧化產(chǎn)物烯胺通過三種不同的方式分別生成了單羥基化合物(兩種中間產(chǎn)物)及1,2-二醇中間體,此三種物質(zhì)繼續(xù)被高錳酸鉀氧化,分別生成了兩種氨基化合物和一種二元醛產(chǎn)物,二元醛產(chǎn)物通過脫水作用生成了兩種一元醛產(chǎn)物。路徑一和路徑二對本研究中的四種物質(zhì)均適用,對恩諾沙星和環(huán)丙沙星而言,除以上兩種氧化路徑

5、外,還有一種氧化路徑即路徑三。路徑三為環(huán)丙基的氧化過程,反應開始時進行了哌嗪環(huán)的羥基化和脫烷基化反應,最后環(huán)丙基被高錳酸鉀氧化為丙烯基和乙?；鶅煞N氧化產(chǎn)物。
　　本文對高錳酸鉀氧化氟喹諾酮類抗生素的反應歷程進行了探討,結(jié)果表明,高錳酸鉀對水體中的氟喹諾酮類抗生素能夠有效的去除,反應體系的溫度、pH、高錳酸鉀濃度均能對氧化反應產(chǎn)生影響。高錳酸鉀氧化氟喹諾酮類抗生素的氧化產(chǎn)物大概有十幾種,反應路徑至少有三條。本研究為處理水體中的氟喹諾