催化臭氧化降解土霉素的研究

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1、维普资讯http://www.cqvip.com第29卷第2期河北师范大学学报(自然科学版)VoI．29No．22005年3月JournalofHebeiNomlalUniversity(NaturalScienceEdition)Mar．2005催化臭氧化降解土霉素的研究王春平。，马子川(1．邢台学院生化系，河北邢台054001；2．河北师范大学化学学院，河』E石家庄050016)摘要：采用Mn2／MnOz复合催化剂催化臭氧化降解土霉素，结果表明MnH／MnOz复合催化剂具有较好的催化臭氧化性能．与单独臭氧化相比，反应20min后土霉索去除率由原来的2．4％提高到77．2％，

2、60rain后土霉素去除率由原来的44．5％提高到93．6％．Mn2／MnOz催化剂的作用机理是催化臭氧分解产生了高活性的氧化剂——羟基自由基．关键词：催化臭氧化；土霉素；羟基自由基中图分类号：X131．2文献标识码：A文章编号：1000—5854(2005)02—0170—03自19世纪臭氧化技术用于水处理以来，在实际应用中取得了一定成效，但仍存在一些问题，一是臭氧利用率不高，反应速度慢；二是臭氧与有机物反应具有较强的选择性，很难将有机物彻底氧化为二氧化碳和水：所以进一步提高臭氧利用效率和氧化能力的研究具有十分重要的意义．近年来人们开发了03／OH一，03／UV，o／固体催化

3、剂等高级氧化技术⋯(AOP)，其共同的特征是在反应过程中产生高氧化活性的羟基自由基(标准电极电位为2．80V)，从而使有机物彻底氧化降解，该技术在水处理中有着十分广阔的应用前景．本文中，笔者以难降解有机物——土霉素为研究对象，初步探讨了Mn2／Mn03催化臭氧化性能和反应机理．1材料及方法．1．1仪器及试剂LS一5B臭氧发生器(北京隆生精英环保设备有限公司)；8453型紫外一可见分光光度计(Angilent公司)．土霉素：工业纯(华北制药厂生产)．其他试剂均为分析纯，实验用水为去离子水．1．2土霉素去除率配制一系列土霉素标准溶液，在190-700nm范围内扫描，分别取276，3

4、55nm处的吸光度(A)对浓度作图，绘制出标准工作曲线．本实验选择土霉素在276nm处的A来计算其去除率．土霉素去除率=[(A0一A)／．40]×100％．1．3实验方法取土霉素溶液400mL置于玻璃反应器中，加入一定量的催化剂(MnS04·2I-I20和MnO2)，搅拌同时通入一定流量【】的臭氧，在不同时刻取样分析土霉素去除率．2结果与讨论2．1单独臭氧化降解土霉素土霉素初始质量浓度为115mg／L，pH=4．0，臭氧投加量为13．1mg／min，反应时间140min．每隔20min取样进行扫描，结果如图1所示．图1中的曲线从上到下分别为原土霉素溶液反应20，40，⋯，140

5、min的uV—Vis曲线．可以看出：单独臭氧化降解土霉素反应很慢，土霉素的去除率在反应20min后仅为2．4％，60min后为44．5％，140min后才能接近完全降解；但是溶液在各个波长处的A均随时收稿日期：2004—07—15；修回日期：2004—12—02基金项目：河北省科技攻关项目(99547012D)作者简介：王春平(1970一)，女，河北省南和县人，邢台学院讲师，硕：上，从事有机污染物氧化降解的研究维普资讯http://www.cqvip.com第2期王春平等：催化臭氧化降解土霉素的研究171间的延长而降低，且无新的吸收峰形成．这说明单独臭氧化可以将土霉素完全降解，

6、但反应较慢，因此要432●OOOOO在短时间内将土霉素完全降解，必须采取一定措施以强化臭氧的氧化能力．20030o4005006oo／nma原土霉素溶液；b到h的臭氧化时间分别a原土霉素溶液；b到g的催化臭氧化时间为20，40。60，80。100，120，140min分别为10，20，30。40，50，60min图1臭氧化过程中土霉素的UV—Vis图图2催化臭氧化过程中土霉素的UV—Vis图2．2催化臭氧化降解土霉素在131mg／L的土霉素溶液中分别加入O．8和O．07g／LMnSO4·2H2O和MnO-2．Mn2／mnCh的催化臭氧化结果见图2．与单独臭氧化相比，在Mn／Mn

7、O-2的催化作用下，土霉素的降解速率明显加快，反应进行20min后土霉素的去除率为77．2％，较单独臭氧化提高了74．8％；60min后土霉素去除率高达93．6％，提高了49．1％，且接近完全降解，显示了较好的催化臭氧化性能．2．3猝灭剂对Mn2／MnO2催化臭氧化过程的影响催化臭氧化降解有机物机理主要有2种情况【3]：一是固体催化剂主要作为吸附剂，吸附相应有机物形成表面环状螯合物，并形成较强的亲核部位，从而提高与臭氧的反应能力；二是催化剂促使臭氧分解产生高氧化活性的羟基自由基，由羟基自由基