水环境中不同粒径高岭土吸附喹诺酮类抗生素的特征分析

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1、水环境中不同粒径高岭土吸附喹诺酮类抗生素的特征分析AnalysisofCharacteristicsontheAdsorptionRelationshipbetweenDifferentSizeKaolinandQuinolonesinthewater领域：环境工程作者姓名：任艳婷指导教师：张宏伟教授企业导师：赵河立正高工天津大学环境科学与工程学院二零一五年十二月摘要近年来，不同地区的水环境中检测到了抗生素的存在，作为一种新兴的有机微污染物，饮用水处理工艺对其去除效果不甚理想。由于水体中的颗粒物能够吸附这些微污染物，因此，去除颗粒物一直是饮用水

2、处理领域的研究重点。研究发现，在经过常规饮用水处理工艺流程后的出水中，粒径小于1μm的纳米颗粒仍然占有较高的比例。抗生素与颗粒物共存于水体中会给人类健康带来潜在的危害。为了研究抗生素在颗粒物上的吸附特性，将颗粒物分为了两个区间，分析了不同粒径的颗粒物对抗生素的吸附情况。通过查阅文献，选取了典型的无机矿物高岭土作为水体颗粒物的代表，喹诺酮类物质作为抗生素的代表。采用固相萃取和微波萃取分别对液相、固相中的抗生素进行前处理，建立了4种喹诺酮类抗生素的超高效液相色谱与质谱联用技术2测定方法。该方法回收率为93.51%-106.51%，抗生素标准曲线的相

3、关系数R在0.9982-0.9999之间，线性范围为5-1000μg/L。四种抗生素经过吸附与解吸过程，均能在600min达到动态平衡，抗生素在高岭土上吸附平衡时的吸附系数与其自身的物化性质有关，pKa值越大的物质，越容易吸附在高岭土颗粒物上。pH值是影响吸附的一个重要因素，吸附机理主要有静电作用、表面络合作用、竞争吸附等。颗粒物对抗生素的吸附量与抗生素的pKa值密切相关，最大量均出现在pH值接近pKa值时。萘啶酸和噁喹酸在粒径小于1μm颗粒上的吸附量更高；氧氟沙星和恩诺沙星在粒径大于1μm颗粒上的吸附量更高。钙离子浓度是影响吸附的另一个重要因

4、素。随着钙离子浓度的增加，高岭土颗粒物与抗生素之间的吸附量均是先减少后增加再减少，在0.08mol/L处的固体总含量均有所增加。钙离子既能与抗生素竞争吸附高岭土位点，又能作为架桥，起到促进吸附的作用。不同价态的阳离子对吸附的影响不同。相比于一价离子，二价离子竞争高岭土表面吸附位点的作用更强，同一价态的离子之间的吸附差异规律不明显。+2++2+K、Mg存在时，粒径大于1μm颗粒物上的吸附量更高；Na、Ca存在时，粒径0.05-1μm颗粒物上的吸附量更高。实验结果对水质标准的优化能提供一定的参考，在给水处理工艺中也可以考虑利用不同的环境条件对吸附造

5、成的差异来进行工艺改进。关键词：喹诺酮类抗生素；高岭土；吸附；粒径ABSTRACTInrecentyears,antibioticsweredetectedinthewateraroundtheworld.Asanewkindofemergingorganicmicropollutants,theremovaleffectofthemisnotefficientbythetraditionalwatertreatmentprocess.Sincetheparticlesinwatercanabsorbantibiotics,muchattent

6、ionhasbeenpaidonremovingparticulatematters.Researchershavefoundthatalargeportionofparticleswhosesizewassmallerthan1μmstillexistinthewateraftertreatmentprocess.Antibioticsandparticulatemattercoexistinginthewaterwillposeaseriousthreattohumanhealth.Inordertostudytheadsorptionpr

7、opertiesofantibioticsontheparticles,theparticlesweredividedintotwointervals.Weanalyzedtheadsorptioncapacityofantibioticsindifferentsizeparticles.Throughreviewingofliterature,weselectedthetypicalinorganicmineralkaolinastherepresentativeofthewaterparticleandquinoloneastherepre

8、sentativeoftheantibiotics,respectively.Bypre-treatingtheantibioticswiththes