硫酸根自由基降解水溶液中的典型磺胺类抗生素
研究了磺胺类抗生素在热活化过硫酸盐（PS）高级氧化体系中降解的动力学规律，评估利用热活化PS氧化磺胺类抗生素在实际应用中的可行性。同时探究磺胺类抗生素在热活化PS高级氧化体系中的降解机理和反应途径。结果表明四种磺胺类药物磺胺甲噁唑（SMX）、磺胺二甲异噁唑（SIX）、磺胺噻唑（STZ）、磺胺噻二唑（SMT）的降解效率均随温度升高而提高.热活化PS降解磺胺类药物遵循表观一级反应，表观一级速率常数kobs随温度的变化符合阿伦尼乌斯公式，反应活化能Ea分别为109.8、133.9、130.8 和106.2 kJ mol-1。四种磺胺类的降解受五元杂环的影响很大。SIX更快的降解可以归因于其异噁唑环上多一个甲基取代基，使得异噁唑环电子云密度大大增加，更有利于硫酸根自由基的亲电进攻。四种磺胺类药物的降解途径和机理类似，都存在磺胺键断裂的现象。
目录
摘要 1
关键词 1
Abstract 1
Key words 1
引言 1
1 材料及方法 2
1.1 实验试剂 2
1.2 实验设备 3
1.3 实验原理 3
1.4 实验方法 3
1.4.1 四种磺胺类药物降解效率的测定 3
1.4.2 降解产物的分析 3
1.5 定性定量检测方法 3
1.6 磺胺类药物降解产物分析的预处理——固相萃取 3
2 结果与分析 3
2.1 反应动力学及热活化能 4
2.2 四种磺胺类药物降解速率差异与结构的关系 6
2.3 热活化PS氧化磺胺类抗生素的降解产物的检测 7
3 讨论 10
致谢 10
参考文献 10
硫酸根自由基降解水溶液中的典型磺胺类抗生素
引言
引言
磺胺类抗生素是现代医学中常用的一类人工合成的抗菌消炎药，如今磺胺类抗生素更多的用于动物疾病的治疗和预防，并作为动物生长促进剂以亚治疗剂量添加到动物饲料中。施用于动物的磺胺类抗生素大约有50%—90%以母体或代谢物的形式排出体外，扩散到环境中[1]。由于这些药物很难被生物降解， *好棒文|www.hbsrm.com +Q: ^351916072^
易在环境中富集，并通过代谢作用进入食物链系统，这些难降解的抗生素造成耐药细菌的扩增，传统药物难以克服这些细菌，这将对环境生态系统和人类健康造成极大威胁。
目前，磺胺类抗生素的控制技术包括物理吸附法、化学处理法和微生物处理法[2]。生物法主要依靠某些微生物分泌的特定酶类降解污染物，在处理难降解高分子有机污染物时存在时间长，见效慢的缺点。物理吸附法是可以暂时将污染物转移，但存在降解不彻底、易造成二次污染的隐患。例如活性炭吸附法，可将污染物从水相中转移到固相，但吸附污染物的活性炭依然需要投入人力物力解决处理。而化学法可以使绝大多数有机污染物特别是难降解高分子有机污染物氧化为无机物，彻底破坏难降解有机物。但仍存在不足之处，如降解过程中会产生具有毒性的消毒副产物（DBP），难以保证饮用水的安全性[3]。
在化学法处理工艺中，高级氧化工艺（Advanced Oxidation Process，简称AOPs）是20世纪80年代开始形成的处理难降解有机污染物的方法[4]。高级氧化技术是通过各种光、声、电，磁等物理化学过程产生大量极强活性的自由基(如OH等)，这些自由基具有强氧化性，氧化还原电位非常高，利用此强氧化性来降解水中有机物，最终有机物可以被氧化分解为CO2和H2O。根据氧化剂和催化剂的选取不同，高级氧化技术大体可分为以下几类:(1) Fenton法和类Fenton法;(2)臭氧氧化法;(3)光化学氧化法和光催化氧化法;(4)电化学氧化法;(5)湿式氧化法和湿式催化氧化法;(6)超临界水氧化法及超临界水催化氧化法。随着对高级氧化技术的深入研究，发现硫酸根自由基( SO4－)是一种比羟基自由基（OH）在污水处理中更有效，半衰期更长，更强的氧化剂[5]。该类高级氧化技术称为基于硫酸根自由基的高级氧化技术。近年来，利用基于 SO4－的高级氧化技术处理水中的难降解有机污染物已成为国内外高级氧化研究的热点和前沿。
基于SO4－的高级氧化技术主要原理为：PS溶于水生成过硫酸根离子(S2O82, PS)，由于其在常温下的氧化能力相对较弱，对有机污染物的降解能力十分有限，一般通过施加能量或催化剂(如光辐射、热、微波辐射以及过渡金属催化)活化PS[6]。PS被活化后会分解生成SO4－，SO4－有一对孤对电子，具有很强的氧化能力，SO4－，S2O82，H2O和目标物之间会发生一系列的链反应，攻击有机污染物分子，此外SO4－具有更长的半衰期[7]，对目标物作用时间更久，从而能较好地氧化降解大多数有机污染物。
目前对于SO4－降解磺胺类药物的高级氧化技术还停留在研究阶段，缺乏深入研究。本课题通过研究热活化PS产生的SO4－降解四种磺胺类药物的动力学过程和降解产物来初步了解SO4－对磺胺类抗生素的降解效果、产物、机理和途径，从而验证SO4－处理磺胺类药物污染的可靠性和环境友好性。比较四种磺胺类药物SMX、SIX、STZ、SMT的物理化学性质（表1）对SO4－降解效果的影响为提高SO4－高级氧化处理效率提供依据。
表1 四种磺胺类抗生素的物理化学性质表
Table 1. Physical and chemical properties of four sulfonamides
Structure
Name(abbreviation)
sulfamethoxazole(SMX)
sulfisoxazole(SIX)
sulfathiazole(STZ)
sulfamethizole(SMT)
CAS No.
723466
目录
摘要 1
关键词 1
Abstract 1
Key words 1
引言 1
1 材料及方法 2
1.1 实验试剂 2
1.2 实验设备 3
1.3 实验原理 3
1.4 实验方法 3
1.4.1 四种磺胺类药物降解效率的测定 3
1.4.2 降解产物的分析 3
1.5 定性定量检测方法 3
1.6 磺胺类药物降解产物分析的预处理——固相萃取 3
2 结果与分析 3
2.1 反应动力学及热活化能 4
2.2 四种磺胺类药物降解速率差异与结构的关系 6
2.3 热活化PS氧化磺胺类抗生素的降解产物的检测 7
3 讨论 10
致谢 10
参考文献 10
硫酸根自由基降解水溶液中的典型磺胺类抗生素
引言
引言
磺胺类抗生素是现代医学中常用的一类人工合成的抗菌消炎药，如今磺胺类抗生素更多的用于动物疾病的治疗和预防，并作为动物生长促进剂以亚治疗剂量添加到动物饲料中。施用于动物的磺胺类抗生素大约有50%—90%以母体或代谢物的形式排出体外，扩散到环境中[1]。由于这些药物很难被生物降解， *好棒文|www.hbsrm.com +Q: ^351916072^
易在环境中富集，并通过代谢作用进入食物链系统，这些难降解的抗生素造成耐药细菌的扩增，传统药物难以克服这些细菌，这将对环境生态系统和人类健康造成极大威胁。
目前，磺胺类抗生素的控制技术包括物理吸附法、化学处理法和微生物处理法[2]。生物法主要依靠某些微生物分泌的特定酶类降解污染物，在处理难降解高分子有机污染物时存在时间长，见效慢的缺点。物理吸附法是可以暂时将污染物转移，但存在降解不彻底、易造成二次污染的隐患。例如活性炭吸附法，可将污染物从水相中转移到固相，但吸附污染物的活性炭依然需要投入人力物力解决处理。而化学法可以使绝大多数有机污染物特别是难降解高分子有机污染物氧化为无机物，彻底破坏难降解有机物。但仍存在不足之处，如降解过程中会产生具有毒性的消毒副产物（DBP），难以保证饮用水的安全性[3]。
在化学法处理工艺中，高级氧化工艺（Advanced Oxidation Process，简称AOPs）是20世纪80年代开始形成的处理难降解有机污染物的方法[4]。高级氧化技术是通过各种光、声、电，磁等物理化学过程产生大量极强活性的自由基(如OH等)，这些自由基具有强氧化性，氧化还原电位非常高，利用此强氧化性来降解水中有机物，最终有机物可以被氧化分解为CO2和H2O。根据氧化剂和催化剂的选取不同，高级氧化技术大体可分为以下几类:(1) Fenton法和类Fenton法;(2)臭氧氧化法;(3)光化学氧化法和光催化氧化法;(4)电化学氧化法;(5)湿式氧化法和湿式催化氧化法;(6)超临界水氧化法及超临界水催化氧化法。随着对高级氧化技术的深入研究，发现硫酸根自由基( SO4－)是一种比羟基自由基（OH）在污水处理中更有效，半衰期更长，更强的氧化剂[5]。该类高级氧化技术称为基于硫酸根自由基的高级氧化技术。近年来，利用基于 SO4－的高级氧化技术处理水中的难降解有机污染物已成为国内外高级氧化研究的热点和前沿。
基于SO4－的高级氧化技术主要原理为：PS溶于水生成过硫酸根离子(S2O82, PS)，由于其在常温下的氧化能力相对较弱，对有机污染物的降解能力十分有限，一般通过施加能量或催化剂(如光辐射、热、微波辐射以及过渡金属催化)活化PS[6]。PS被活化后会分解生成SO4－，SO4－有一对孤对电子，具有很强的氧化能力，SO4－，S2O82，H2O和目标物之间会发生一系列的链反应，攻击有机污染物分子，此外SO4－具有更长的半衰期[7]，对目标物作用时间更久，从而能较好地氧化降解大多数有机污染物。
目前对于SO4－降解磺胺类药物的高级氧化技术还停留在研究阶段，缺乏深入研究。本课题通过研究热活化PS产生的SO4－降解四种磺胺类药物的动力学过程和降解产物来初步了解SO4－对磺胺类抗生素的降解效果、产物、机理和途径，从而验证SO4－处理磺胺类药物污染的可靠性和环境友好性。比较四种磺胺类药物SMX、SIX、STZ、SMT的物理化学性质（表1）对SO4－降解效果的影响为提高SO4－高级氧化处理效率提供依据。
表1 四种磺胺类抗生素的物理化学性质表
Table 1. Physical and chemical properties of four sulfonamides
Structure
Name(abbreviation)
sulfamethoxazole(SMX)
sulfisoxazole(SIX)
sulfathiazole(STZ)
sulfamethizole(SMT)
CAS No.
723466
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