【摘 要】
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药物作为新兴有机污染物已经在环境中被广泛检出,研究它们的去除技术与机理对评价其环境风险具有重要意义。已有研究表明,电化学氧化的方法是降解新兴有机污染物最有效的途径
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药物作为新兴有机污染物已经在环境中被广泛检出,研究它们的去除技术与机理对评价其环境风险具有重要意义。已有研究表明,电化学氧化的方法是降解新兴有机污染物最有效的途径之一。在电化学氧化中,阳极材料的结构与性能直接影响污染物降解选择性、速率及效果。因此,本论文选择稀土元素掺杂改性的Pb O2电极,以抗病毒药物与抗生素为目标化合物,阐明了两者的电化学氧化降解动力学与机理,并考察了水中几种常见阴离子对其降解的影响,具体研究内容和结论如下:(1)以拉米夫定为抗病毒药物的模型化合物,采用双阴极单槽室,Ti/Sn O2-Sb/Ce-Pb O2和Ti板分别作为阳极和阴极对拉米夫定进行降解。研究发现拉米夫定的电化学氧化降解遵循准一级反应动力学。水中的HCO3-能有效地促进拉米夫定的电化学氧化降解,可能是由于HCO3-生成的CO3·-对拉米夫定具有很强的选择氧化性导致的;而NO3-的存在表现为抑制作用,可能是由于NO3-生成的NH3与拉米夫定竞争·OH导致的。根据所测定的降解中间体,拉米夫定的降解主要是C-N键的断裂。电化学降解4 h后,拉米夫定的总有机碳去除率为73.8%,拉米夫定中39.5%的硫原子以SO42-形式释放,氮原子转化为34.3%的NH4+和10.7%的NO3-。(2)以磺胺甲恶唑(SMX)为抗生素的代表化合物,研究了Ti/Sn O2-Sb/Er-Pb O2电极对SMX和其代谢产物乙酰基磺胺甲恶唑(Ac-SMX)的电化学降解过程。结果显示,SMX和Ac-SMX的降解均符合准一级反应动力学。高浓度Cl-存在时,SMX和Ac-SMX的降解明显加快,而NO3-对SMX和Ac-SMX的降解有抑制作用。SMX和Ac-SMX的降解机理包括S-N键断裂、异恶唑开环和氨基硝化。根据定量构效关系模型,电化学降解后,SMX和Ac-SMX对水生生物的毒性显著降低。在实验条件下,降解90%的SMX和Ac-SMX能量消耗分别为0.58~8.97和6.88~44.19 Wh/L。与母体化合物SMX相比,代谢物Ac-SMX具有更高的毒性和难降解性,因此在处理药物废水时对于代谢物的研究也是至关重要的。以稀土元素掺杂的Pb O2电极作为阳极构成的电化学体系能有效降解及矿化拉米夫定与磺胺甲恶唑,经系统优化后可作为一种高效手段用于抗病毒和抗生素药物的降解。
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